Моддалар билан рентген нурларининг ўзаро таъсирида бирламчи физик механизмлар ва бир қанча эффектлар. Моддалардан ўтаётган рентген нурларининг кучсизланиши. Кучсизланиш коэффициенти

Моддалар билан рентген нурларининг ўзаро таъсирида бирламчи физик механизмлар ва бир қанча эффектлар. Моддалардан ўтаётган рентген нурларининг кучсизланиши. Кучсизланиш коэффициенти.
Рентген нурларининг спектрлари. Рентген нурларининг интерференцияси ва дифракцияси.
Тема 2. Главнейшие свойства рентгеновских лучей
1895 г Рентген, обнаружил, что если че­рез стеклянную трубку с двумя впаянными электродами, из которой выкачан воздух до давления около 10^-3 мм рт. ст., пропустить электрический ток, то из нее выходят особые, неви­димые глазом лучи.
Эти рент­геновские лучи имеют следующие свойства:

1. 
   Сильная проникающая способность. Часть энергии рентге­новских лучей при прохождении слоя тела любой толщины по­глощается им, и пучок лучей, прошедший через такой слой, об­ладает меньшей интенсивностью, чем падающий на этот слой.
   
2. 
   Способность вызывать свечение некоторых тел. Если между рентгеновской трубкой и экраном поместить какое-либо неодно­родное тело, например руку, то кости руки задержат лучи силь­нее, а мышцы — слабее и на экране получится тень скелета кисти руки, потому что в тех местах экрана, куда падает меньше энергии лучей, свечение будет слабее.
   
3. 
   Способность вызывать почернение фото­эмульсии, подобно лучам видимого света, позволяет фото­графировать ту теневую картину, которая получается при про­свечивании исследуемых тел.
   
4. 
   Способность ионизировать газы позволяет не только обнаруживать лучи, но и судить об их интенсивности, измеряя, например, ионизационный ток в газе,
   
5. 
   Б и о х и м и ч е с к о е действие на ж и в о й орга­низм. На этом свойстве рентгеновских лучей основано приме­нение их в медицине для лечения различных заболеваний, и его необходимо учитывать при работе с рентгеновскими лучами, так как продолжительное действие их на организм чрезвычайно вредно.
   

Проникающая способность рент­геновских лучей зависимости от условии их возбуждения: сильно проникающие лучи условились называть жесткими лучами, а сильно поглощаемые — м я г к и м и.
Рентгеновские лучи распространяются прямоли­нейно, не отклоняются ни электрическим, ни магнитным полями, их длина волны очень мала при прохождении рентгеновских лучей через кристалл будет наблюдаться явление дифракции.
Эта идея подтвердилась на опыте в 1912 г. физиком Лауэ. Тонкая пластинка кристалла 3 (рис. 1-1) была помешена перпендикулярно к направлению узкого пучка р.л; за кристаллом на расстоянии около 40 мм располагалась фотографическая пластинка 4, заключенная в конверт из черной бумаги. После освещения кристалла р.л в течение нескольких часов на проявленной фотопластинке вместо одного пятна, полу­чился ряд пятен, симметрично расположенных вокруг основного центрального пятна (рис. 1-2).
Рис. 1-1. Схема опыта Лауэ.
1-свинцовый экран; 2-свинцовый диафрагмы; 3-кристалл; 4-фотопластинка.

Рис. 1-2. Дифракционные пятна на фото­пленке.


Расположение этих пятен, зависит от рода кристалла и его ориентировки отно­сительно пучка лучей, это объясняет, что р.л, рас­сеянные отдельными атомами кристалла, интерферируют между собой подобно световым лучам, проходящим через дифракционную решетку, причем в некоторых направлениях вследствие интерференции рассеянные лучи усиливаются и дают темные пятна на фотопластинке, в других направлениях ослабляются и не достигают фотопластинки. Лауэ дал также и математиче­скую теорию этого явления, вполне отвечающую опытным ре­зультатам, и тем доказал электромагнитную природу р.л.
Явления дифракции р.л. при прохождении через кри­сталл дали независимо друг от друга профессор Московского университета Г.В. Вульф и английские физики отец и сын Брэгги. Эти исследователи рассматривали рассеивание р.л. атомами кристалла как своего рода «отражение» их атомными плоскостями кристалла.
Кристалл состоит из ряда параллельных атомных плоско­стей, находящихся на одинаковых расстояниях. Обозначим это расстояние d. Предположим, что на кристалл падает узкий пу­чок рентгеновских лучей одной определенной длины волны  под некоторым углом  к атомной плоскости кристалла. Р.л. будут отражаться от первой, второй, третьей и т. д. атомных плоскостей, потому что они проникают в толщу кристалла.
Отражение р.л. от различных параллельных плоскостей, накладываются друг на друга, а так как отражение от одной атомной плоскости очень слабое, то интенсивность от­раженных лучей только тогда станет заметной, если отражен­ные от разных плоскостей лучи усиливают друг друга. Чтобы это усиление могло произойти, необходимо, чтобы отраженные от различных плоскостей волны совпадали по фазе. При отсутствии совпадения лучи ослаб­ляют друг друга и отражения не будет.
Будут ли совпадать по фазе лучи, отраженные от разных плоскостей, зависит: 1) от длины волны рентгеновских лучей, падающих на поверхность кристалла; 2) от расстояния между двумя соседними атомными плоскостями в кристалле и 3) от угла, под которым падает пучок рентгеновских лучей на кристалл.
условие отражения n=2dsin
Уравнение является основным в рентгеноспектроскопии и в исследовании структуры кристаллических тел и называется уравнением Вульфа — Брэгга.
В этом уравнении п-целое число- и определяет так назы­ваемый порядок отражения. Если п равно единице, то разность хода двух лучей, отраженных от двух смежных атом­ных плоскостей, равна одной длине волны. Уурав­нение имеет вид
 = 2dsin₁
и дает условие для отражения первого порядка.При n=2 это уравнение принимает вид
2=2dsin₂
и показывает, что отражение во втором порядке при той же длине волны происходит при большем угле
Если пучок р.л., падающий па кристалл, содержит лучи только одной длины волны (монохроматический пучок), то отражения не бу­дет происходить до тех пор, пока угол между направлением лучей и поверхностью кристалла не будет удовлетворять этому уравнению.
Если пучок содержит лучи раз­личных длин волн (неоднородный пучок), то при заданном угле скольжения отражаются лучи только тех длин волн, которые удовлетворяют этому уравнению; лучи всех других длин волн отражаться не будут.
Белый свет, состоящий из лучей различных длин волн (различных цветов), отражается от зеркал без разложения.
Из пучка не­однородных р.л. при заданном угле скольже­ния селективно (избирательно) отражаются лучи только с вполне определенными длинами волн.
Преломление впервые было обнаружено при измерениях длины волны мягких рентгеновских лучей в различных порядках отражения от кри­сталла. Преломление рентгеновских лучей при прохождении через призму впервые наблюдалось в 1924 г., а в 1925 г. был измерен показатель преломления различных веществ при помощи двойного ионизационного спектрометра. В этом спектрометре луч отражается последовательно от двух параллельно расположенных одинаковых кристаллов. Интенсивность отраженного луча от второго кристалла, оче­видно, будет наибольшей тогда, когда второй кристалл распо­ложен параллельно первому
Вычисления производились по формуле

Полное «внутреннее» отражение рентгеновских лучей от стекла, серебра и поверхностей, покрытых лаком, впервые По­казатель преломления немного меньше единицы. Это значит, что при переходе из воздуха в любую твердую или жидкую среду р.л. удаляется от нормали. Следовательно, должен существовать предельный угол, при котором будет на­блюдаться полное отражение, аналогичное полному внутрен­нему отражению в оптике.