2.2.2 Фотони. Їх властивості

Ейнштейн висунув гіпотезу, згідно якої світло не тільки поглинається або випромінюється, але й розповсюджується у вигляді особливих частинок – фотонів. Як уже зазначалось:

1. .

2. Імпульс фотона , де K – хвильове число, .

3. Фотони мають масу, яка визначається як:

;

маса спокою фотона дорівнює нулю.

Крім того:

4. 

   Тиск фотонів дорівнює об’ємній густині енергії, що несе світло p=w.

5. Фотони – це частинки з цілочисельним спіном, що відносяться до класу бозонів, тобто описуються статистикою Бозе-Ейнштейна.

6. Фотони не мають електричного заряду, не відхиляються в електричному і магнітному полях.

Завдяки значній відмінності по властивостях від інших елементарних частинок фотони виділені в окремий клас елементарних частинок.

2.2.3 Ефект Комптона

Ефект Комптона полягає в тому, що при розсіянні Х- (рентгенівського) випромінювання в спектрі розсіяння, крім довжини хвилі , під деяким кутом  ( - кут розсіяння) спостерігається випромінювання довжиною хвилі .

Константа Комптона для електрона: _с=0,0243 Å

Із законів збереження енергії і імпульса при взаємодії рентгенівських фотонів з вільними електронами атомів опроміненої речовини, випливає, що внаслідок зміни імпульсу і енергії цих електронів повинна змінитися величина енергії і імпульсу фотонів, що розсіяні під кутом .

Як бачимо, при аналізі явища враховується енергія спокою частинок на основі теорії відносності. Із даної системи рівнянь можна прийти до вище вказаної експериментально отриманої залежності довжини хвилі в спектрі розсіяння фотонів від кута між первинним пучком і напрямком розсіяного випромінювання.  не залежить від природи речовини і довжини .

2.3 Х (рентгенівське)-випромінювання

Розрізняють два види Х-випромінювання: гальмівне і характеристичне.

Гальмівне випромінювання можна пояснити на основі класичної електродинаміки із застосуванням понять про квантову природу випромінювання.

Характеристичне випромінювання розглядається з позицій будови внутрішніх електронних оболонок атомів речовини, що бомбардується високошвидкісними електронами.

Один із піонерів отримання і дослідження Х-променів – І.Пулюй, ім’я якого носить Тернопільський державний технічний університет.

2.3.1 Отримання х-(рентгенівських) променів, гальмівне хвипромінювання

Х-промені отримують за допомогою трубки, що схематично представлена на рис. 2.7. Її особливість – наконечник із важкого металу (Cu, Mo) і висока напруга.

1. Гальмівне випромінювання виникає при гальмуванні електронів, які вилітають з катоду, при ударі в антикатод. Рух цих електронів з прискоренням, як будь-яких заряджених частинок, супроводжується короткохвильовим електромагнітним випромінюванням.

2. Гальмівне випромінювання має суцільний спектр.

3. Існує поріг, нижче якого немає випромінювання електромагнітної енергії, тобто кожній прикладеній напрузі відповідає певна мінімальна довжина хвилі випромінювання (рис. 2.8). При цьому електрон, що пройшов різницю потенціалів U, віддає свою енергію eU на випромінювання:

- мінімальна довжина хвилі гальмівного випромінювання (порогова).

4. Потік рентгенівського випромінювання , де U i I – напруга і сила струму в рентгенівській трубці, Z – порядковий номер атома речовини антикатода, k=10^-9 В^-1 – коефіцієнт пропорційності.