X射线与物质波

关键字: X射线, 波粒二象性,电磁波，作者；吴兴广

材料一

产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。撞击过程中，电子突然减速，其损失的动能会以光形式放出，形成X光光谱的连续部分，称之为制动辐射。通过加大加速电压，电子携带的能量增大，则有可能将金属原子的内层电子撞出。于是内层形成空穴，外层电子跃迁回内层填补空穴，同时放出波长在0.1纳米左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波长也集中在某些部分，形成了X光谱中的特征线，此称为特性辐射。

　X射线谱由连续谱和标识谱两部分组成 ，标识谱重叠在连续谱背景上，连续谱是由于高速电子受靶极阻挡而产生的 轫致辐射，其短波极限λ 0 由加速电压V决定：λ 0 = hc /( ev ) h为普朗克常数， e 为电子电量， c 为真空中的光速。【1】

材料二 

在光具有波粒二象性的启发下，法国物理学家德布罗意（1892～1987）在1924年提出一个假说，指出波粒二象性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子和质子、中子，都有波粒二象性。他把光子的动量与波长的关系式p=h/λ推广到一切微观粒子上，指出：具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性，这种波的波长等于普朗克恒量h 跟粒子动量mv 的比，即λ= h/（mv）。这个关系式后来就叫做德布罗意公式。 从德布罗意公式很容易算出运动粒子的波长。例如，电子的电荷是1.6×10^-19 库，质量是0.91×10^-30 千克，经过200 伏电势差加速的电子获得的能量E=Ue=200×1.6×10-19 焦=3.2×10-17 焦。这个能量就是电子的动能，即0.5mv^2=3.2×10^-17 焦，因此v=8.39*10^6 米/秒。于是，按照德布罗意公式这运动电子的波长是λ=h/(mv)=6.63*10^-34/(9.1*10^-31*8.39*10^6)=8.7×10-11 米，或者0.87 埃。 我们看到，这个波长与伦琴射线的波长相仿。前面讲过，这样短的波长，只有用晶体做衍射光栅才能观察到衍射现象。后来人们的确用这种办法观察到了电子的衍射，从而证明了德布罗意假说的正确性。【2】

加速的电子获得的能量E=Ue；光子的动量与波长的关系式p=h/λ；连续谱是由于高速电子受靶极阻挡而产生的 轫致辐射，其短波极限λ 0 由加速电压V决定：λ 0 = hc /( ev )。

如果电子物质波就是电子的速度产生变化，能量发生改变，产生的电磁波，那么加速的电子获得的能量E=Ue，全部转化为光子的能量，即E=Ue=hv。短波极限λ 0 = hc /( ev )。E=E动=mv^2/2. mv^2/2= hv。得λ=2 hc/m v^2.

如果有物质波那么速度不变的时候就是波，如果没有物质波，那么只有速度发生改变的时候，才产生电磁波。

光电效应与物质波

光电效应

材料　a．仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率叫做极限频率(或叫做截止频率)，相应的波长λ0叫做极限波长。不同物质的极限频率和相应的极限波长λ0 是不同的。b．光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说，光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。c．在光的频率不变的情况下，入射光越强，的那位时间内阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数目越多d．从实验知道，产生光电流的过程非常快，一般不超过10的-9次方秒；停止用光照射，光电流也就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。e．爱因斯坦方程：hν=(1/2)mv^2+I+W。【4】

光撞击物体使电子脱出物体。hν=(1/2)mv^2+I+W

电子撞击物体能够产生光。(1/2)mv^2= hv。

参考文献：【1】【2】【4】百度百科【3】物质波的理解新浪小马吃鱼

2013-1-5