《原子物理X射线》PPT课件

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1、第八章X射线760nm400nm可见光电磁波谱红外线紫外线射线X射线长波无线电波频率波长短波无线电波无线电波可见光红外线紫外光X射线射线一、X射线的发现在前面的学习中，我们发现原子的能级和光谱都由原子的外层电子决定的，那么内层的电子是否能发生跃迁而产生光谱呢？这正是下面我们要讨论的问题。1807年，英国物理学家道尔顿依据实验提出：“气体，液体和固体都是由该物质的不可分割的原子组成。”他还认为，“同种元素的原子，其大小、质量及各种性质都是相同的。”从而把哲学意义上的原子论推广到科学的原子论。§8.1X射线的产生及其波长和强度的测量那么，线度大约在10-10m的原子是否真的不可再

2、分割了？十九世纪末，连续三年的三大发现，首开了人们向微观世界进军的先河。它们是：1895年德国的Rontgen（伦琴）发现X射线；1896年，法国的Becguerel（贝克勒尔）发现了放射性；1897年，英国的Thomson（汤姆逊）发现了电子。在1895年以前，由阴极射线管产生的X射线在实验里已经存在了30多年，在射线发现前，不断有人抱怨，放在阴极射线管附近的照相底片模糊或感光。如1879年的克鲁克斯，1890年的古德斯比德等人，但发现X射线的却是伦琴。伦琴，1845年出生于德国的一个商人家庭，1869年在苏黎世大学获博士学位。1879年，在物理学大师亥姆霍兹和基尔霍夫等人

3、的推荐下，伦琴担任吉森大学物理学教授和物理研究所所长。于1894年任该校校长。在其就职演说中指出：“实验是最有力可靠的手段，能使我们揭开自然界的奥秘；实验也是判断假说应当保留还是应当放弃的最后鉴定。”1895年11月8日傍晚，伦琴在研究阴极射线管中气体放电实验时，为了避免杂光对实验的影响，他用黑纸板将管子包起来，却发现距阴极管一段距离外的一块涂有铂氰酸钡(BaPt(CN)6)结晶物质的屏幕发出了荧光。伦琴马上意识到，这可能是一种前所未有的新射线，经检查发现，射线来自阴极射线管管壁。令人惊奇的是当用木头等不透明物质挡住这种射线时，荧光屏仍然发光，而且这种射线能使黑纸包住的照相底

4、片感光，不被电磁场偏转。经过一个多月的研究，他未能搞清这种射线的本质，因此赋予它一个神秘的名字--X射线。1895年12月28日，伦琴向德国物理学医学会递交了第一篇关于X射线的论文，《论新的射线》，并公布了他夫人的X射线手骨照片。伦琴的发现引起了极大的轰动，以致于在全世界范围内掀起了X射线研究热，1896年关于X射线的研究论文高达1000多篇。对X射线的公布，促使法国物理学家贝克勒尔也投入到这一研究领域之中。为了弄清X射线产生的机制，他想，如果把荧光物质放在强光下照时，是否在发荧光的同时，也能放出X射线呢？于是他把一块荧光物质（铀的化合物--钾铀酰硫酸盐晶体）放在用黑纸包住的

5、照相底片上，然后放在太阳下晒，结果在底片上果然发现了与荧光物质形状相同的“像”。一次偶然的机会使他发现，未经太阳曝晒的底片冲出来后，出现了很深的感光黑影，这使他非常吃惊。是什么使底片感光呢？跟荧光物质是否有关呢？他进一步用不发荧光的铀化合物进行实验，同样使底片感光；可见铀化合物能发出一种肉眼看不见的射线，与荧光无关。1896年3月2日，他向法国科学院报告了这一惊人的发现，从此打开了一个新的研究领域。放射线的发现看似偶然，但正如杨振宁先生在评价这一故事时所说的那样，“科学家的‘灵感’对科学家的发现‘非常重要’；这种灵感必源于他的丰富的实践和经验。”W.K.伦琴，德（1845-1

6、923）第一张诺贝尔物理学奖奖状（1901）伦琴无条件地把X射线的发现奉献给人类，没有申请专利。(a)第一张X光相片——伦琴夫人的左手(b)现代的X光照片X射线下……0.01110(Å)硬X射线　　软X射线λX射线波长范围及其大致分类硬X射线：波长较短，能量较高，穿透力较强，适用于金属的无损探伤及相关分析。二、X射线的分类1、X射线能使照相底片感光；2、X射线有很大的贯穿本领；3、X射线能使某些物质的原子、分子电离；4、X射线是不可见光，它能使某些物质发出可见光的荧光；5、X射线本质上是一种电磁波，同此它具有反射、折射、衍射、偏振等性质。三、X射线的性质四、X射线的产生X射线

7、管封闭式X射线管实质上是一个大的真空二极管X射线管的结构示意图玻璃铍窗口钨丝接变压器金属聚灯罩金属靶X射线X射线电子流冷却水“X射线管剖面示意图”演示：（1）阴极——发射热电子。一般由钨丝制成。（2）阳极——靶，使电子突然减速并发出X射线。（3）窗口——X射线出射通道。既能让X射线出射，又能使管密封。窗口材料用金属铍或硼酸铍锂构成的林德曼玻璃。窗口与靶面常成3-6°的斜角，以减少靶面对出射X射线的阻碍。（4）高速电子转换成X射线的效率只有1%，其余99%都作为热而散发了。所以靶材料要导热性能好，常用黄铜