LABORATORIUM FIZYKI II				Ćwiczenie nr: 5
Wydział: SiMR	Grupa: 2.2	Zespół: 6		Data: 18.03.99
Nazwisko i Imię: Szmidt Michał			ocena	Przygotowanie:
Temat ćwiczenia: Badanie promieniowania rentgenowskiego					Zaliczenie:

Cel i zkres ćwiczenia:

W ćwiczeniu zarejestrowane zostały widma rentgenowskie dla różnych napięć przyśpieszjących elektrony z zastosowaniem filtru niklowego i bez. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie granicy krótkofalowej i obliczenie stałej Plancka.

Pomiary i obliczenia:

1. Wyznaczenie i porównanie z wartościami teoretycznymi energii linii charakterystycznych (E_Kα , E_Kβ) dla napięcia U= 24 kV. Metodą interpolacji graficznej odczytaliśmy że:

θ dla K_α = 22,2 ⁰

θ dla K_β = 19,9 ⁰

Wzory użyte do obliczeń:

n = 1,2,3,4,...... (przyjmuję n=1)

Dane:

d = 0,2014*10^-9 m (odległość między sąsiednimi płaszczyznami)

c = 3,0*10⁸ ms^-1 (prędkość światła w próżni)

h = 6,626*10^-34 Js (stała Plancka)

Z po
wyższych wynika :

sin 22,2 ⁰ ≈ 0,38 → λ_n = 2*0,2014*10^-9*0,38 = 0,153*10^-9 m [K_α]

sin 19,0 ⁰ ≈ 0,34 → λ = 2*0,2014*10^-90,34 = 0,137*10^-9 m [K_β]

1 [eV] = 1,602*10^-19 [J]

x [eV] = 129,921*10^-17 [J]

E_Kα = 8,109 [keV]

E_Kβ = 9,057 [keV]

Wartości teoretyczne wynoszą:

E_Kα = 8,109 [keV]

E_Kβ = 9,057 [keV]

2. Stosując metodę interpolacji graficznej wyznaczyliśmy granicę krótkofalową.

LI14V [kV] - θ = 9,4 ⁰

LI16V [kV] - θ = 9 ⁰

LI18V [kV] - θ = 8,8 ⁰

LI20V [kV] - θ = 7,8 ⁰

LI22V [kV] - θ = 7,4 ⁰

LI24V [kV] - θ = 6,4 ⁰

Po wyznaczeniu kąta granicznego można wyznaczyć długość fali granicznej λ_gr stosując wzór.

λ = 2dsinθ d = 0,2014 [nm]

Po sporządzeniu wykresu zależności λ = f(1/U) i obliczeniu na jego podstawie -h (stałej Plancka), stwierdzam że do obliczenia długości fal granicznych należy użyć wzoru

(wartość stałej Plancka wychodzi o połowę mniejsza od wartości teoretycznej)

Tak więc:

• 14 kV → λ_gr = 0,129*10^-9

• 16 kV → λ_gr = 0,124*10^-9

• 18 kV → λ_gr = 0,121*10^-9

• 20 kV → λ_gr = 0,108*10^-9

• 22 kV → λ_gr = 0,109*10^-9

• 24 kV → λ_gr = 0,089*10^-9

Po tak przyjętych wartościach λ_gr sporządzam wykres λ_gr=f(1/U)

Na jego podstawie mam:

y = λ_gr

x =1/U a = hc/e → h = ae/c

a = 1,299*10^-6 [mV] h = 6,626*10^-34 [Js] e = 1,602*10^-19 [c] c = 3*10⁸ [ms^-1]

Błąd wyznaczenia h (stałej Plancka) wynika z niedokładności odczytu kąta θ (z wykresu widma)

3. 
   Po zastosowaniu filtru niklowego do badania wiązki promieni X z widma znika linia charakterystycznego promieniowania K_β.

Dzieje się tak na skutek monochromatyzacji promieniowania X przez absorbcję. Energia kwantów promieniowania staje się nieco wyższa od progu absorbcji atomów absorbenta. W naszym przypadku energia linii CuK_α jest większa od poziomu K niklu (K_Cu K_β = 8,90 keV, E_Nik= 8,33 keV). Ponieważ energia linii K_CuK_α jest za niska aby wybić elektron z powłoki K niklu, ta linia zostanie tylko nieznacznie osłabiona.

Wartość tablicowa zawiera się w granicy błędu, jednak błąd Δh, ze względu na duży rozrzut punktów na wykresie jest zbyt duży.

3

---