X射线的产生机制PPT教案.pptx

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会计学
X射线的产生机制
教学内容：
在第一章中提出了原子的核式结构，采用的研究方法是碰撞方法，接下来的几章都是用光谱方法研究原子中的电子的运动情况，但都只考虑了原子的价电子（最外层的电子），上一章我们学****了原子的总体结构问题，讨论了各种元素原子核外电子的分布情况（不仅仅是最外层）。那么这些原子的内层电子结构情况又是怎么得来的呢？这就是第八要讨论的问题，通过X射线对原子结构问题进一步研究。因为X射线谱的某些特性反映了原子内部结构的情况。
一、X射线的产生、波长和强度测量
X射线的发现是科学界的10大偶然发现之一。X射线又称为伦琴射线，是德国物理学家伦琴于1895年发现的，当时他正在研究阴极射线，偶然发现放在阴极射线管附近的荧光屏上发出了荧光。
当时阴极射线的研究是一个热门课题，这种现象在伦琴之前就有好几个人发现过，但只有伦琴抓住了这一偶然发现，首先当时已经证明，阴极射线只能在空气中传播几个厘米，而伦琴发现将荧光屏放在离阴极射线管两米多时，仍能发出荧光。因此伦琴断定这是一种新的射线，由于当时不知道它的本质，所以称为X射线。后来1897年汤姆孙发现阴极射线就是高能电子束（电子的发现），也就是说X射线是因为阴极射线管的阳极受到高能电子轰击时发出一种新射线使屏光屏发光的。
其实同样原理的实验设备或装置可以作很多研究工作。所以我们不要以为现在物理领域已经没有新发现了，恰恰相反，现在很多搞物理研究的工作学者是在使用已成熟的实验装置，并从中研究不同的实验现象和物理规律。说不定哪一天有大的突破。就如这一个简单的阴极射线管，经过科学家的稍加改造，导致了多项大的发现，一起揭开近代物理的序幕。
1895年，电压几千伏到几十万伏，电子直拉打在阳极上；（发现X射线）
1897年，没加电压，靠初速度，受电场作用，研究偏转情况；（证明电子的存在）
1914年，电压几十伏，电子与气休原子发生碰撞，把能量给气体激发原子。（夫兰克赫兹实验，证明了原子能级的存在）
说到这，想告诉同学们的是，我们学原子物理这门课，不光是要重视实验，还要知道模型在原子物理或微观领域的重要性。建立模型不但在宏观物理现象（比如：质点、刚体、点电荷等理想模型）的研究中起着简单化作用，在微观物理现象的研究中，也同样是研究的手段和方法，甚至可以说是必经之路。因为微观物质，我们看不见、摸不着、听不见，即没有感性的认识，从而不能形成直观的图像，还真的需要经典模型和用宏观物质概念来描述微观结构。可以这么说：模型是在大量实验事实基础上概括总结而成的对微观物质结构认识的反映，通过模型把实验事实与物质结构及其运动联系起来。
比如前面学过的：
卢瑟福的原子有核模型：α粒子的大散射实验 → 原子的核式结构
玻尔的氢原子圆轨道模型：原子光谱实验 → 原子的电子运动
原子的壳层模型： 原子化学、物理性质的周期性实验 →X射线的发射谱 → 原子的电子壳层排布结构
虽然不要这些模型，用量子力学也可以全部推出这些内容，但模型仍不失为具有物理图象简明、计算简单的优点。
以上都是题外话。现在我们转入正题。回来继续讨论X射线，自从发现X射线后，人们对它的本质在很长一段时间内未能取得进展。当时有很多科学家猜想它可能与光一样是一种电磁波，但当时未能观察到与光一样的衍射现象，直到1912年德国物理学家劳厄用晶体观察到了X射线的衍射现象，证明了X射线同光一样也是一种电磁波，具有干涉、衍射、偏振等波动的特性，而且具有很强的穿透能力。