1. No category

‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫ﻃﻴﻒ أﺷﻌﺔ اآﺲ ‪x-ray spectrum‬‬
‫ﻣﻘﺪﻣﺔ‬
‫أآﺘﺸﻒ روﻧﺠﻦ )‪ (1895) (Roentgen‬اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ أﻧﻪ ﻋﻨﺪ ﺗﺴﻠﻴﻂ اﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت ﺳﺮﻳﻌﺔ ﻋﻠﻰ‬
‫ﺳﻄﺢ ﻣﻌﺪﻧﻲ ﻓﺈن هﻨﺎك أﺷﻌﺔ ﺗﺼﺪر‪ .‬وﻟﻢ ﻳﻌﺮف أﺣﺪ ﻓﻰ ذﻟﻚ اﻟﻮﻗﺖ ﻣﺎهﻴﺔ هﺬﻩ اﻷﺷﻌﺔ وﺑﺎﻟﺘﺎﻟﻰ أﻃﻠﻖ‬
‫ﻋﻠﻴﻬﺎ أﺷﻌﺔ أآﺲ ﺣﻴﺚ أن اﻟﺤﺮف أآﺲ )‪ (x‬ﻳﻄﻠﻖ ﻋﻠﻰ اﻟﺸﻰء اﻟﻤﺠﻬﻮل‪.‬‬
‫إﻧﺘﺎج أﺷﻌﺔ اآﺲ‬
‫ﻹﻧﺘﺎج اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ ﻳﺴﺘﺨﺪم اﻟﺠﻬﺎز اﻟﻤﻮﺿﺢ ﻓﻲ اﻟﺸﻜﻞ اﻟﺘﺎﻟﻲ‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Page 1‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 2‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫‪Early x-ray tube‬‬
‫‪x-ray tube from ~1950‬‬
‫‪Modern x-ray tubes have much higher‬‬
‫‪operating voltages and x-ray intensities,‬‬
‫‪but the basic design is essentially unchanged‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 3‬‬
‫ﺗﻌﺘﻤﺪ ﻓﻜﺮة ﺟﻬﺎز إﻧﺘﺎج أﺷﻌﺔ اآﺲ ﻋﻠﻰ ﺗﻮﻓﻴﺮ ﻣﺼﺪر اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ ﻟﻴﺘﻢ ﺗﻌﺠﻴﻠﻪ ﺑﻮاﺳﻄﺔ ﻓﺮق ﺟﻬﺪ‬
‫آﺒﻴﺮ ﻟﺘﺼﻄﺪم ﺑﺎﻟﻬﺪف وهﻮ ﻋﺒﺎرة ﻋﻦ ﻣﻌﺪن ﺛﻘﻴﻞ ﻟﻪ درﺟﺔ ﺣﺮارة اﻧﺼﻬﺎر ﻋﺎﻟﻴﺔ ﻣﺜﻞ‬
‫اﻟﺘﻨﺠﺴﺘﻦ أو اﻟﻤﻮﻟﺒﺪﻧﻴﻢ‪.‬‬
‫ﻳﻤﺮ اﻟﺘﻴﺎر اﻟﻜﻬﺮﺑﻲ ﻓﻲ اﻟﻔﺘﻴﻠﺔ ‪ F‬ﻟﺘﺴﺨﻦ اﻟﻜﺎﺛﻮد )اﻟﻤﻬﺒﻂ( ‪ C‬ﻓﺘﻨﻄﻠﻖ ﻣﻨﻪ اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت )اﻧﺒﻌﺎث‬
‫‪ (Thermo‬ﻓﻲ اﺗﺠﺎﻩ اﻟﻬﺪف ‪ Target‬ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﻓﺮق‬‫أﻳﻮﻧﻲ ﺣﺮاري ‪Thermo-ionic emission‬‬
‫ﺟﻬﺪ آﻬﺮوﺳﺘﺎﺗﻴﻜﻲ ﻳﺘﺮاوح ﻣﻦ ‪ 50000 – 30000‬ﻓﻮﻟﺖ ﻓﻲ داﺧﻞ أﻧﺒﻮﺑﺔ ﻣﻔﺮﻏﺔ ﻟﻤﻨﻊ‬
‫اﺻﻄﺪام اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت اﻟﻤﻌﺠﻠﺔ ﻓﻲ ﺟﺰﻳﺌﺎت اﻟﻬﻮاء‪.‬‬
‫ﺗﺼﻄﺪم هﺬﻩ اﻻﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت اﻟﺴﺮﻳﻌﺔ ﺑﺎﻟﻬﺪف )‪) (T‬اﻷﻧﻮد( ﺑﻄﺎﻗﺔ ﺣﺮآﻴﺔ ﺗﻌﻄﻰ ﻣﻦ اﻟﻤﻌﺎدﻟﺔ‪:‬‬
‫)‪(2‬‬
‫‪Ek = eV‬‬
‫ﺣﻴﺚ أن ‪ e‬ﺷﺤﻨﺔ اﻹﻟﻜﺘﺮون و ‪ V‬ﻓﺮق ﺟﻬﺪ اﻟﺘﻌﺠﻴﻞ اﻟﻤﻄﺒﻖ ﺑﻴﻦ اﻟﻜﺎﺛﻮد واﻷﻧﻮد‪.‬‬
‫‪Page 4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫ﻃﺮق ﻗﻴﺎس ﺷﺪة اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ‪:‬‬
‫ﻗﻴﺎس ﺷﺪة اﻟﺘﻮهﺞ اﻟﺬي ﺗﺤﺪﺛﻪ ﻓﻲ ﺑﻌﺾ اﻟﻤﻮاد‬
‫ﻣﺪى إﺳﻮداد أﻟﻮاح اﻟﺘﺼﻮﻳﺮ‬
‫اﻹرﺗﻔﺎع ﻓﻲ درﺟﺔ ﺣﺮارة ﺑﻌﺾ اﻟﻤﻮاد ﻣﺜﻞ اﻟﺮﺻﺎص‬
‫ﻗﻴﺎس اﻟﺘﺄﻳﻦ اﻟﺬي ﺗﺤﺪﺛﻪ اﻷﺷﻌﺔ ﻓﻲ ﻏﺎز ﻣﻌﻴﻦ واﻟﺬى ﻳﻤﻜﻦ ﻗﻴﺎﺳﻪ ﺑﺄﺟﻬﺰة ﻣﺜﻞ ﻏﺮﻓﺔ اﻟﺘﺄﻳﻦ‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 5‬‬
‫آﻴﻒ ﺗﺘﺤﻮل ﻃﺎﻗﺔ ﺣﺮآﺔ اﻹﻟﻜﺘﺮون إﻟﻰ ﻓﻮﺗﻮن‬
‫وﻳﻤﻜﻦ ﻓﻬﻢ ﻋﻤﻠﻴﺔ إﻧﺘﺎج اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ آﺎﻟﺘﺎﻟﻲ‪:‬‬
‫إﺳﺘﻨﺎدٌا اﻟﻰ اﻟﻨﻈﺮﻳﺔ اﻟﻜﻬﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻴﺔ ‪،‬ﻓﻌﻨﺪﻣﺎ ﻳﻨﻄﻠﻖ إﻟﻜﺘﺮون ﺑﺴﺮﻋﺔ آﺒﻴﺮة ﻣﻘﺘﺮﺑ ًﺎ ﻣﻦ ﻧﻮاة‬
‫)ﻣﻮﺟﺒﺔ اﻟﺸﺤﻨﺔ( ذرة ﻋﻨﺼﺮ ﺛﻘﻴﻞ ﻓﺈﻧﻪ ﺗﻮﺟﺪ ﻗﻮة ﺗﺠﺎذب ﺑﻴﻦ اﻹﻟﻜﺘﺮون اﻟﺴﺎﻟﺐ اﻟﺸﺤﻨﺔ وﻧﻮاة‬
‫اﻟﺬرة اﻟﻤﻮﺟﺒﺔ آﻤﺎ هﻮ ﻣﺒﻴﻦ ﻓﻲ اﻟﺸﻜﻞ‪:‬‬
‫‪hν‬‬
‫‪X-ray (Bermsstrahlung‬‬
‫))‪(Bermsstrahlung‬‬
‫)‪e (K1‬‬
‫)‪e (K2< K1‬‬
‫‪Nucleus‬‬
‫ﻗﻮة اﻟﺘﺠﺎذب هﺬﻩ ﺗﺠﻌﻞ اﻹﻟﻜﺘﺮون ﻳﻨﺤﺮف ﻋﻦ ﻣﺴﺎرﻩ اﻟﻤﺴﺘﻘﻴﻢ ﻟﻴﺘﺤﺮك ﻓﻲ ﻣﺴﺎرﻣﻨﺤﻨﻲ‪ .‬وﺑﺎﻟﺘﺎﻟﻲ‬
‫ﻳﺤﺪث إﻟﻰ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺗﺒﺎﻃﺄ أو ﺗﺴﺎرع اﻹﻟﻜﺘﺮون ‪ .‬وﺑﻤﺎ أن اﻹﻟﻜﺘﺮون ﻋﺎﻧﻰ ﻣﻦ هﺬا اﻟﺘﺒﺎﻃﺄ أو اﻟﺘﺴﺎرع‬
‫ﻓﺈﻧﻪ ﻳﺼﺪر إﺷﻌﺎﻋــــــــــﺎ آﻬﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻴﺎ ﺑﻄﺎﻗﺔ ﻣﺴﺎوﻳﺔ ‪ hv‬واﻟﺘﻲ ﺗﺴـﻤﻰ ‪.x-ray‬‬
‫‪Page 6‬‬
‫‪3‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 7‬‬
‫وﻳﻄﻠﻖ ﻋﻠﻰ ﻋﻤﻠﻴﺔ اﻹﺷﻌﺎع اﻟﻨﺎﺗﺞ ﻣﻦ ﺗﻌﺠﻴﻞ اﻟﺠﺴﻢ اﻟﻤﺸﺤﻮن ﺑـ )‪ (Bremsstrahlung‬وهﻮ‬
‫ﻣﺼﻄﻠﺢ أﻟﻤﺎﻧﻲ ﻳﻌﻨﻲ إﺷﻌﺎع اﻟﺘﻮﻗﻒ )‪ (slowdown radiation‬أو إﺷﻌﺎع اﻟﻔﺮﻣـﻠﺔ‬
‫)‪.(Breaking radiation‬‬
‫)‪(K = eV‬‬
‫ﻳﻜﺘﺴﺐ آﻞ اﻟﻜﺘﺮون ﺧﻼل إﻧﺘﻘﺎﻟﻪ ﻣﻦ اﻟﻜﺎﺛﻮد اﻟﻰ اﻷﻧﻮد ﻃﺎﻗﺔ ﺣﺮآﺔ )‪eV‬‬
‫ﻓﺈذا آﺎﻧﺖ اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﺤﺮآﻴﺔ ﻟﻺﻟﻜﺘﺮون اﻟﻤﻘﺘﺮب ﻣﻦ اﻟﻨﻮاة هﻲ ‪ K1‬وﻳﺘﺮك ﻣﻨﻄﻘﺔ اﻟﺘﺼﺎدم ﺑﻄﺎﻗﺔ‬
‫ﺣﺮآﻴﺔ ‪ K2‬ﻧﺘﻴﺠﺔ ﻻﻧﻄﻼق ﻓﻮﺗﻮن ﻃﺎﻗﺘﻪ ‪ ، hv‬ﻓﺤﺴﺐ ﻗﺎﻧﻮن ﺑﻘﺎء اﻟﻄﺎﻗﺔ ﻓﺈن‪:‬‬
‫)‪(1‬‬
‫‪K1 - K2 = hv‬‬
‫وﺣﻴﺚ أن آﺘﻠﺔ اﻟﻨﻮاة اآﺒﺮ ﺑﺤﻮاﻟﻲ ‪ 2000‬ﻣﺮة آﺘﻠﺔ اﻹﻟﻜﺘﺮون ﻓﺈﻧﻪ ﻳﻤﻜﻦ إهﻤﺎل اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﻨﺎﺗﺠﺔ ﻣﻦ‬
‫إرﺗﺪاد اﻟﻨﻮاة ﻓﻲ هﺬﻩ اﻟﺤﺎﻟﺔ‪.‬‬
‫‪Page 8‬‬
‫‪4‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫إن اﻹﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت اﻟﺴﺎﻗﻄﺔ ﻋﻠﻰ اﻟﻬﺪف ﺗﻔﻘﺪ ‪ %98‬ﻣﻦ ﻃﺎﻗﺘﻬﺎ اﻟﺤﺮآﻴﺔ وﺑﺎﻟﺘﺎﻟﻰ ﻳﻨﺘﺞ ﻋﻦ هﺬا‬
‫اﻟﺘﺼﺎدم ﻃﺎﻗﺔ ﺣﺮارﻳﺔ ‪.‬‬
‫ﻃﻴﻒ اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ‪:‬‬
‫ﺑﺪراﺳﺔ اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺑﻴﻦ اﻟﻄﻮل اﻟﻤﻮﺟﻲ ﻟﻠﻔﻮﺗﻮﻧﺎت اﻟﻤﻨﺒﻌﺜﺔ ﻣﻦ ﺟﻬﺎز إﻧﺘﺎج أﺷﻌﺔ اآﺲ وﺷﺪة هﺬﻩ‬
‫اﻷﺷﻌﺔ ﻳﻤﻜﻦ اﻟﺤﺼﻮل ﻋﻠﻰ ﺗﻮزﻳﻊ اﻟﻔﻮﺗﻮﻧﺎت ﺑﺪﻻﻟﺔ اﻟﻄﻮل اﻟﻤﻮﺟﻲ آﻤﺎ ﻓﻲ اﻟﺸﻜﻞ اﻟﺘﺎﻟﻲ‪:‬‬
‫‪λmin‬‬
‫‪5‬‬
‫‪Page 9‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 10‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫أﻣﺎ ﻓﻲ ﺣﺎﻟﺔ ﺗﻐﻴﻴﺮ اﻟﺠﻬﺪ اﻟﻤﻄﺒﻖ ﻓﺈﻧﻪ ﻳﻤﻜﻦ اﻟﺤﺼﻮل‬
‫ﻋﻠﻰ اﻟﺸﻜﻞ اﻟﻤﺠﺎور‬
‫ﻳﻼﺣﻆ ﻣﻦ اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟﺴﺎﺑﻘﺔ اﻟﺘﺎﻟﻲ ‪:‬‬
‫ﻳﺘﻜﻮن ﻃﻴﻒ أﺷﻌﺔ اآﺲ ﻣﻦ ﻃﻴﻒ ﻣﺘﺼﻞ)‪ (continuous spectrum‬ﻃﻴﻒ ﺧﻄﻲ )‪(Line spectrum‬‬
‫اﻟﻄﻴﻒ اﻟﻤﺘﺼﻞ ﻟﻪ ﻗﻴﻤﺔ ﺻﻐﺮى ﻋﻨﺪ ‪ λmin‬وهﺬﻩ اﻟﻘﻴﻤﺔ ﺗﻌﺘﻤﺪ ﻋﻠﻰ ﻓﺮق ﺟﻬﺪ اﻟﺘﻌﺠﻴﻞ أي أن‪:‬‬
‫‪λ min V = constant‬‬
‫‪1‬‬
‫‪V‬‬
‫∝ ‪λ min‬‬
‫اﻟﻄﻴﻒ اﻟﺨﻄﻲ واﻟﻤﺘﻤﺜﻞ ﻓﻲ اﻟﺨﻄﻴﻦ اﻟﻤﻮﺿﺤﻴﻦ ﻓﻲ اﻟﺸﻜﻞ أﻋﻼﻩ ﻻ ﻳﻌﺘﻤﺪان ﻋﻠﻰ ﻓﺮق ﺟﻬﺪ اﻟﺘﻌﺠﻴﻞ إﻧﻤﺎ‬
‫ﻋﻠﻰ ﻣﺎدة اﻟﻬﺪف ﻟﺬا ﻳﻌﺘﺒﺮ اﻟﻄﻴﻒ اﻟﺨﻄﻲ ﻷﺷﻌﺔ اآﺲ وﺳﻴﻠﺔ ﻟﻠﺘﻌﺮف ﻋﻠﻰ ﻧﻮع ﻣﺎدة اﻟﻬﺪف‪.‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 11‬‬
‫ﻟﻘﺪ ﺗﻤﻜﻨﺖ اﻟﻨﻈﺮﻳﺔ اﻟﻜﻬﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻴﺔ اﻟﺘﻘﻠﻴﺪﻳﺔ ﺗﻔﺴﻴﺮ أﺻﻞ اﻟﻄﻴﻒ اﻟﻤﺴﺘﻤﺮ ﺑﺎﻟﻄﺮﻳﻘﺔ اﻟﺴﺎﺑﻘﺔ اﻟﺘﻲ‬
‫ﺗﻨﺺ ﻋﻠﻰ أن اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ ﺗﻨﺒﻌﺚ ﻧﺘﻴﺠﺔ ﺗﻌﺠﻴﻞ )ﺗﺴﺮﻳﻊ( اﻹﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت ﻓﻲ اﻟﻤﺠﺎل اﻟﻜﻮﻟﻮﻣﻲ‬
‫ﻟﻨﻮﻳﺎت ذرات اﻟﻬﺪف )‪ (Bremsstrahlung‬وﻟﻜﻨﻬﺎ ﻟﻢ ﺗﺴﺘﻄﻊ ﺗﻔﺴﻴﺮ وﺟﻮد اﻟﻘﻴﻤﺔ اﻟﺼﻐﺮى‬
‫ﻟﻠﻄﻮل اﻟﻤﻮﺟﻲ )‪ ( λmin‬وﺗﻐﻴﺮهﺎ ﻣﻊ ﻓﺮق اﻟﺠﻬﺪ اﻟﻤﻄﺒﻖ ‪.‬‬
‫وﻟﻜﻦ اﻟﻨﻈﺮﻳﺔ اﻟﻜﻤﻴﺔ أو ﻓﺮﺿﻴﺔ اﻟﻔﻮﺗﻮن أﻋﻄﺖ ﺗﻔﺴﻴﺮَا ﻟﺬﻟﻚ‪:‬‬
‫ﻓﺎﻹﻟﻜﺘﺮون اﻟﺴﺎﻗﻂ ﻋﻠﻰ اﻟﻬﺪف ﻳﻤﻜﻦ أن ﻳﻨﺘﺞ ﻣﻦ ذﻟﻚ أﻋﺪادا ﻣﻦ اﻟﻔﻮﺗﻮﻧﺎت ‪ .‬وﻟﻜﻦ إذا ﺗﺤﻮّﻟﺖ‬
‫ﻃﺎﻗﺔ ﺣﺮآﺔ اﻹﻟﻜﺘﺮون آﻠﻬﺎ إﻟﻰ ﻃﺎﻗﺔ آﻬﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻴﺔ ﻟﻔﻮﺗﻮن واﺣﺪ ﺑﻌﺪ أن ﻳﻜﻮن ﻗﺪ ﺳﻜﻦ هﺬا‬
‫اﻹﻟﻜﺘﺮون ﻳﻌﺪ ﻋﻤﻠﻴﺔ ﺗﺼﺎدم واﺣﺪة أي أن‪:‬‬
‫‪E1=eV , E2=0‬‬
‫‪∴hvmax=eV‬‬
‫وﺣﻴﺚ أن ‪ e‬و ‪ h‬ﺛﻮاﺑﺖ آﻮﻧﻴﺔ ﻓﺈﻧﻪ ﻣﻦ اﻟﻤﻤﻜﻦ آﺘﺎﺑﺔ اﻟﻌﻼﻗﺔ اﻟﺴﺎﺑﻘﺔ ﻋﻠﻰ اﻟﺼﻮرة‪:‬‬
‫‪ν max e‬‬
‫‪= = constant‬‬
‫‪V‬‬
‫‪h‬‬
‫‪Page 12‬‬
‫‪6‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫ﺣﻴﺚ ‪ vmax‬هﻲ أﻗﺼﻰ ﺗﺮدد ﻟﻘﻮﺗﻮﻧﺎت اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ اﻟﻤﺘﻮﻟﺪة‪.‬‬
‫وﺣﻴﺚ أن ‪ λν = c‬ﻓﺈن‪:‬‬
‫‪e‬‬
‫‪h‬‬
‫=‬
‫‪hc‬‬
‫‪eV‬‬
‫‪c‬‬
‫‪λ min V‬‬
‫= ‪λ min‬‬
‫وهﺬﻩ اﻟﻤﻌﺎدﻟﺔ ﺗﺒﻴﻦ وﺟﻮد ﻗﻴﻤﺔ ﻣﺤﺪدة ﻟﻄﻮل اﻟﻤﻮﺟﺔ )‪ ( λmin‬وهﻲ ﺗﺘﻨﺎﺳﺐ ﻋﻜﺴﻴﺎ ﻣﻊ ﻓﺮق اﻟﺠﻬﺪ‬
‫‪ V‬ﺑﺎﻹﺿﺎﻓﺔ اﻟﻰ ﻋﺪم إﻋﺘﻤﺎدهﺎ ﻋﻠﻰ ﻧﻮع ﻣﺎدة اﻟﻬﺪف ) ﻻﻳﻮﺟﺪ ذآﺮ ﻟـ ‪ Z‬ﻓﻴﻬﺎ(‪ .‬وﻳﻤﻜﻦ إﺳﺘﺨﺪام‬
‫)‪(e/h‬‬
‫هﺬﻩ اﻟﻌﻼﻗﺔ ﻟﺤﺴﺎب )‪e/h‬‬
‫‪7‬‬
‫‪Page 13‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 14‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫ﻣﺜﺎل‪:‬‬
‫×‪ 0.5‬وﻳﻨﺘﺞ ﻋﻦ ذﻟﻚ ﻓﻮﺗﻮن ‪.‬‬
‫ﻳﺘﺒﺎﻃﺄ إﻟﻜﺘﺮون ﻣﺘﺤﺮك ﻣﻦ ﺳﺮﻋﺔ ‪ 1×107 m/s‬إﻟﻰ ‪0.5×107 m/s‬‬
‫إﺣﺴﺐ ﺗﺮدد وﻃﻮل ﻣﻮﺟﺔ اﻟﻔﻮﺗﻮن اﻟﺼﺎدر ‪.‬‬
‫‪since v 2 << c 2 ⇒ do not need relativistic equations‬‬
‫‪K i - K f = hν‬‬
‫‪1‬‬
‫‪m 0 (v i2 - v f2 ) = hν‬‬
‫‪2‬‬
‫‪m‬‬
‫‪∴ ν = 0 (v i2 - v f2 ) = 5.2×1016 Hz‬‬
‫‪2h‬‬
‫‪c‬‬
‫‪λ = = 5.8 nm‬‬
‫‪ν‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 15‬‬
‫ﺧﻮاص اﻟﻄﻴﻒ اﻟﺨﻄﻲ ﻟﻸﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ ‪CHARACTERISTIC X-Ray Lines‬‬
‫ﻃﻴﻒ اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ‪:‬‬
‫ﺑﺪراﺳﺔ اﻟﻌﻼﻗﺔ ﺑﻴﻦ اﻟﻄﻮل اﻟﻤﻮﺟﻲ ﻟﻠﻔﻮﺗﻮﻧﺎت اﻟﻤﻨﺒﻌﺜﺔ ﻣﻦ ﺟﻬﺎز إﻧﺘﺎج أﺷﻌﺔ اآﺲ وﺷﺪة هﺬﻩ‬
‫اﻷﺷﻌﺔ ﻳﻤﻜﻦ اﻟﺤﺼﻮل ﻋﻠﻰ ﺗﻮزﻳﻊ اﻟﻔﻮﺗﻮﻧﺎت ﺑﺪﻻﻟﺔ اﻟﻄﻮل اﻟﻤﻮﺟﻲ آﻤﺎ ﻓﻲ اﻟﺸﻜﻞ اﻟﺘﺎﻟﻲ‪:‬‬
‫‪λmin‬‬
‫‪Page 16‬‬
‫‪8‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫أﻣﺎ ﻓﻲ ﺣﺎﻟﺔ ﺗﻐﻴﻴﺮ اﻟﺠﻬﺪ اﻟﻤﻄﺒﻖ ﻓﺈﻧﻪ ﻳﻤﻜﻦ اﻟﺤﺼﻮل‬
‫ﻋﻠﻰ اﻟﺸﻜﻞ اﻟﻤﺠﺎور‬
‫ﻳﻼﺣﻆ ﻣﻦ اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟﺴﺎﺑﻘﺔ اﻟﺘﺎﻟﻲ ‪:‬‬
‫ﻳﺘﻜﻮن ﻃﻴﻒ أﺷﻌﺔ اآﺲ ﻣﻦ ﻃﻴﻒ ﻣﺘﺼﻞ)‪ (continuous spectrum‬ﻃﻴﻒ ﺧﻄﻲ )‪(Line spectrum‬‬
‫اﻟﻄﻴﻒ اﻟﻤﺘﺼﻞ ﻟﻪ ﻗﻴﻤﺔ ﺻﻐﺮى ﻋﻨﺪ ‪ λmin‬وهﺬﻩ اﻟﻘﻴﻤﺔ ﺗﻌﺘﻤﺪ ﻋﻠﻰ ﻓﺮق ﺟﻬﺪ اﻟﺘﻌﺠﻴﻞ أي أن‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪V‬‬
‫‪λ min V = constant‬‬
‫∝ ‪λ min‬‬
‫اﻟﻄﻴﻒ اﻟﺨﻄﻲ واﻟﻤﺘﻤﺜﻞ ﻓﻲ اﻟﺨﻄﻴﻦ اﻟﻤﻮﺿﺤﻴﻦ ﻓﻲ اﻟﺸﻜﻞ أﻋﻼﻩ ﻻ ﻳﻌﺘﻤﺪان ﻋﻠﻰ ﻓﺮق ﺟﻬﺪ اﻟﺘﻌﺠﻴﻞ إﻧﻤﺎ‬
‫ﻋﻠﻰ ﻣﺎدة اﻟﻬﺪف ﻟﺬا ﻳﻌﺘﺒﺮ اﻟﻄﻴﻒ اﻟﺨﻄﻲ ﻷﺷﻌﺔ اآﺲ وﺳﻴﻠﺔ ﻟﻠﺘﻌﺮف ﻋﻠﻰ ﻧﻮع ﻣﺎدة اﻟﻬﺪف‪.‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 17‬‬
‫‪X-ray Diffraction: Modern Physics Lab‬‬
‫‪Voltage Sensor‬‬
‫)‪(plots intensity‬‬
‫‪Counter‬‬
‫‪Page 18‬‬
‫‪9‬‬
‫‪X-ray Apparatus‬‬
‫‪Rotary Sensor‬‬
‫)‪(plots θ‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
‫‪353 PHYS - CH5 - Part3‬‬
‫ﺗﻤﻜﻦ ﻣﻮزﻟﻲ )‪ (Moseley‬ﻓﻲ ﺳﻨﺔ ‪ 1913‬ﻣﻦ ﻗﻴﺎس ﻃﻴﻒ اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ اﻟﻤﻤﻴﺰ ﻷرﺑﻌﻴﻦ ﻋﻨﺼﺮًا ‪.‬‬
‫إﻗﺘﺮح أن ﺗﻮزﻳﻊ اﻹﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت ﻓﻲ اﻟﺬرات ﻣﺘﻌﺪدة اﻹﻟﻜﺘﺮوﻧﺎت ﻳﻜﻮن ﻓﻲ ﻗﺸﺮ )‪ (shells‬آﻞ ﻗﺸﺮة ﺗﻤﺜﻞ‬
‫ﻋﺪد اﻟﻜﻢ ‪n‬‬
‫ﻻﺣﻆ وﺟﻮد ﺳﻠﺴﻠﺔ ﻟﻤﺴﺘﻮﻳﺎت ﻃﺎﻗﺔ اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ وﺳﻤﻴﺖ ﺑـ ‪ K, L, M, . . .‬واﻟﺘﻲ ﺗﻤﺎﺛﻞ ﺗﻠﻚ‬
‫ااﻟﺴﻼﺳﻞ ﻟﺬرة اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ )ﻟﻴﻤﺎن وﺑﺎﻟﻤﺮ وﺑﺎﺷﻦ (‬
‫‪Kα for n = 2 to 1‬‬
‫‪Lα for n = 3 to 2‬‬
‫‪α for n+1 to n‬‬
‫‪β for n+2 to n‬‬
‫‪γ for n+3 to n‬‬
‫‪Mα for n = 4 to 3‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫‪Page 19‬‬
‫ﻗﺎم ﻣﻮزﻟﻲ ﺑﻘﻴﺎس اﻃﻮال اﻷﺷﻌﺔ اﻟﺴﻴﻨﻴﺔ اﻟﻤﻤﺒﺰة ﻟﻌﺪة ﻋﻨﺎﺻﺮ وﺣﺼﻞ ﻋﻠﻲ اﻟﻌﻼﻗﺔ اﻟﺘﺎﻟﻴﺔ‪:‬‬
‫) ‪ν = B (Z − a‬‬
‫‪= B 2 (Z − a )2‬‬
‫‪c‬‬
‫‪λ‬‬
‫=‪ν‬‬
‫ﺣﻴﺚ ‪ B‬و ‪ a‬ﺛﻮاﺑﺖ ﻳﻤﻜﻦ إﻳﺠﺎدهﺎ ﻣﻦ ﻣﻴﻞ اﻟﺨﻂ واﻟﺠﺰء‬
‫اﻟﻤﻘﻄﻮع‪.‬‬
‫‪ a‬ﻳﺴﻤﻲ ﺛﺎﺑﺖ اﻟﺤﺠﺐ ‪shielding factor‬‬
‫‪Page 20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪353 PHYS‬‬
‫د‪.‬ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬
353 PHYS - CH5 - Part3
‫ﻋﺒﺪاﷲ ﻣﺤﻤﺪ اﻟﺰﻳﺮ‬.‫د‬
353 PHYS
Page 21
353 PHYS
Page 22
11