Question

X射线是如何产生的

Answer 1

“X射线”又称伦琴射线,它是一种波长很短的电磁辐射.波长越短的X射线能量越大,叫做硬X射线,波长长的X射线能量较低,称为软X射线.当在真空中,高速运动的电子轰击金属靶时,靶就放出X射线,放出的X射线分为两类：如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时,只发射连续光谱的辐射,这种辐射叫做轫致辐射;另外一种不连续的、只有几条特殊的线状光谱,这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射,又叫标识辐射.连续光谱的性质和靶材料无关,而特征光谱和靶材料有关,不同的材料有不同的特征光谱,这就是为什么称之为“特征”的原因.X射线是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的,而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的.下面探讨一下X射线产生的机理.1、轫致辐射X射线通常是由高速电子在真空中撞击靶而获得的.高速电子到了靶上,受靶中原子核的库仑场的作用而速度骤减,由此伴随产生的辐射叫轫致辐射,又称为刹车辐射.所得X射线谱为连续X射线谱,此连续谱在短波端有一极限,因为X光子的能量最大只能等于入射电子能量.现在已建成许多高能电子加速器,因此由轫致辐射所得X射线波长可以很短.例1.(2000年全国卷)图1为X射线管的结构示意图,E为灯丝电源.要使射线管发出X射线,须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压(A)高压电源正极应接在P点,X射线从K极发出.(B)高压电源正极应接在P点,X射线从A极发出.(C)高压电源正极应接在Q点,X射线从K极发出.(D)高压电源正极应接在Q点,X射线从A极发出.解析：灯丝电源对灯丝加热,灯丝放出电子,电子速度很小,故Q应接高压电源正极.故正确选项为(D).例2.(2001年全国卷)在X射线管中,由阴极发射的电子被加速后打到阳极,会产生包括X光在内各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差U,普朗克常数h,电子电荷量e和光速c,则可知该X射线管发出的X光的(A)最短波长为c/eUh.(B)最长波长为hc/eU.(C)最小频率为eU/h.(D)最大频率为eU/h.解析：光子能量最大值等于电子动能E=hνmax=eU,得vmax=eU/h,λmin=c/νmax=hc/eU.故正确选项为(D).