原子物理 习题6.

填空题：
1．X射线谱分为 和 。
答案:硬X射线和软X射线 2．原子发射伦琴射线标识谱的条件是 答案:原子内壳层电子的跃迁
。
简答题：
1．什么是X射线的轫致辐射？ 答案：带电粒子在加速或减速时必伴随着辐射,而当 带电粒子与原子(原子核)相碰撞,发生骤然减速时,由 此伴随产生的辐射称为轫致辐射。 2.X射线标识谱是如何产生的? 答案:内壳层电子填充空位产生标识谱.
4.光与物质作用的三种类型： 光电效应； 康普顿效应； 电子偶效应
光子与物质的相互作用基本属于“全或无相互作用”， 它经过吸收体后的强度按照指数衰减
I I 0e
x
I0e
x
6-2：莫塞莱的实验是历史上首次测量原子序数的 方法。如测得某元素的K-X射线的波长为0.0685nm, 试求出该元素的原子序数.
3.一般光学光谱与X射线标识谱产生机理上的差别.
答案:一般光学光谱产生于价电子的跃迁, 而X射线谱则产生于内层电子的跃迁.
计算题：
1.当X射线管所加的高压为1万伏时，测得X射线 连续谱的最短波长为0.124nm ，若已知其它物理 常数，试求普朗克常数h。 解:：X射线短波限min与外加电压的关系为：
2
c
3.康普顿效应---光通过物质后散射光波长变长 而且波长的变化仅与散射角有关， 与具体散射物质无关
h (1 cos ) 0.0243 (1 cos ) A me c
光通过物体散射后能量的损失等于自由电子获得的动能
E h 0 h h h hc 0 0 (0 ) c c m c2 m0c 2
(2)由于泡利原理限制，要激发L线系，必须在L壳层 产生一个空穴，因铅的L壳层外层M,N层是充满电子的， 因此要使L壳层产生空穴，应将L壳层的电子电离出去， 其所需的能量为
E 0 - E L 13.6keV
L线对应电子从L壳层到M壳层的跃迁，其能量为
EL EM - EL -2.97 keV (13.6keV ) 10.6keV
3.伦琴线光谱的K,L,M吸收限的能量数值分别对应各 壳层电子的[ C ] A. 激发态； B. 俄歇电子能量； C. 电离能； D. 电子跃迁形成各线系第一条线的能量。
4.X射线的连续谱有一定的短波极限,这个极限 [ A ] A.只取决定于加在射线管上的电压, 与靶材料无关； B.取决于加在射线管上的电压,并和靶材料有关； C.只取决于靶材料,与加在射线管上的电压无关； D.取决于靶材料原子的电离能.
解：根据莫塞莱经验公式
K
c
K
1 1 3 Rc( Z 1) ( 2 2 ) Rc( Z 1) 2 1 2 4
2
由此得该元素的原子序数
4hc 4 1.24nm keV Z 1 1 43 3RhcK 3 13.6eV 0.0685 nm
6-3.钕原子（Z=60）的L吸收限为0.19nm,试问 从钕原子中电离一个K电子需作多少功？ 解：根据莫塞莱公式，可以求出K-X射线的能量为
L线的波长为
L
hc 1.24nm keV 0.12nm EL 10.6keV
选择题
1．原子发射伦琴射线标识谱的条件是:[ C] A.原子外层电子被激发 B.原子外层电子被电离 C.原子内层电子被移走 D.原子中电子的自旋—轨道作用很强
2.用电压V加速的高速电子与金属靶碰撞而产生X射 线，若电子的电量为 - e，光速为c，普朗克常量为h， 则所产生的X射线的短波限为：[ C] A. hc2/eV； B. eV/2hc； C. hc/eV； D. 2hc/eV。
E K h K 1 1 Rhc( Z 1) ( 2 2 ) 1 2
2
3 13.6eV 592 35.5keV 4
而K-X射线为电子从K层跃迁到L层空穴发出谱线， 其能量又可表示成L层与K层电子的能量差，即
EK EL - EK h K 35.5keV
K,K谱线分别对应电子从M,N壳层到K壳层的跃迁，则
EM EK EN EK hc 1.24nm keV 87.9keV 2.97keV 0.0146nm 1.24nm keV 87.9keV 0.58keV 0.0142nm
K
hc
K
钕原子的L吸收限为0.19nm,则n=2壳层的电子能量为
EL -
hc
L
1.24nm keV 6.5keV 0.19nm
所以钕原子中K壳层电子能量为
EK EL - h K 6.5keV 35.5keV 42.0keV
6-5 已知铅的K吸收限为0.00141nm,K线系各谱线的波长 分别为0.0167nm(K),0.0146nm(K),0.0142nm(K), 现请：(1)根据这些数据描述出有关铅的X射线能级 简图；(2)计算激发L线系所需的最小能量与L线 的波长。 解：(1)铅的K吸收限为0.0141nm,K壳层电子的能量为
第六章X射线习题课
知识要点： 1.X射线的发现及其波动性 2.X射线的产生机制： hc 1.24 1240nm 连续谱----轫致辐射 min eV V (kV ) nm V 标识谱----电子内壳层的跃迁, 空穴的存在时产生标识谱的先决条件 莫塞莱公式：
K
1 1 Rc ( Z 1) ( 2 2 ) 0.246 1016 ( Z 1) 2 ( Hz ) 1 2
EK hc 1.24nm keV 87.9keV 0.0141 nm
K
K谱线对应电子从L壳层到K壳层的跃迁，则有
E L - E K h K h
c
K
Байду номын сангаас
L壳层电子的能量为
EL EK hc
K
1.24nm keV 87.9keV 13.6keV 0.0167nm