原子物理学第八章X射线
原子物理学教学大纲(1)
《原子物理学》教学大纲课程性质：专业基础课程先修课程：力学、电磁学、光学总学时：60 学分：3.5理论学时：60 实验学时：实验纳入《近代物理实验》课程开课学院：物电学院适用专业：物理学大纲执笔人：凤尔银大纲编写时间：2007年元月教研室主任审核：凤尔银教学院长审定：一、说明1、课程的性质、地位和任务原子物理学为物理学专业的必修课，是物理学专业的一门重要基础课。
本课程的主要目标和任务是：以原子结构为中心，以实验事实为线索，了解原子和原子核层次的物质结构及运动和变化规律，揭示宏观现象与规律的本质。
介绍有关问题所需要的量子力学基本概念，阐述物质微观结构三个层次的物理过程、研究方法，培养创新思维。
使学生对物质世界有更深入的认识，获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力。
2、课程教学的基本要求通过本课程的学习，力图使学生初步建立描述微观世界的物理图像，理解适应微观世界的新概念，掌握处理微观世界物理问题的新方法，为后续《量子力学》课程的学习打下一定的基础；本课程涉及知识面较广，讲授时要针对实际情况，对内容加以选择，尽量做到详略得当，让学生既能较全面，又能较深刻地理解和掌握。
课程教学中，要结合有关内容，适当将一些背景材料和物理学史引入教学，以利于加深对新知识的理解和把握。
同时，通过介绍二十世纪初物理学家，在解决经典物理学应用于微观粒子体系遇到困难时的大胆探索、勇于出新的思想脉络，使学生受到创新意识和创新精神方面的熏陶和教育，提高学生分析问题和解决问题的能力。
使学生了解物理学家对物质结构的实践——理论——再实践的认识过程，引导学生养成严谨、活跃、创新的思维方式和学习方法。
3、本课程的重点与难点重点：培养学生初步建立微观世界的物理图像，掌握描述原子结构的基本概念、基本原理和方法；掌握认识原子世界的基本规律，以便从思想和方法上做好准备，为今后学习量子力学打下基础。
难点：由于原子物理学课程是学生第一次系统的接触到的近代物理学的理论体系，它的许多概念、观点与学生长期形成的观念不相符合。
原子物理学总复习
段正路
2014年
1
第一章 原子的基本状况
重点： 1，原子的核式结构 2，α粒子散射实验的意义
2
1、卢瑟福的原子核式模型
原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一 个很小的体积内，称为原子核。原子中的电子在核的周围 绕核运动。
2. α粒子的散射实验：
α粒子被静止核的库仑场散射的角度θ由下式决定
• Z：质子数 • A: 质量数
C4 0
20
a
原子核的角动量
P 核 LnSnLpSp
P核 I(I1)h
原子核的磁矩
I g
I(I1) he 2M
38
原子核的统计性：A为奇数的原子核属于费米子；A为偶 数的原子核属于玻色子。
原子核的结合能
E [Z m p (A Z )m n m 核 ]C 2 或 E [Z m H (A Z )m n m 原 子 ]C 2
r rr 总角动量 JLS JLS,LS 1 ,......,LS
L LS耦合下的原子态符号表示:
2S 1
s=0，单重态
J s=1，三重态
能级排布规则
洪特定则 朗德间隔定则
17
j-j 耦合
rjrj21 rrll12srsr12 rr r Jj1j2
j1 l1 s 1 ,l1 s 1 1 ,....,l1 s 1 j2 l2 s 2 ,l2 s 2 1 ,....,l2 s 2 Jj1j2,j1j2 1 ,....,j1j2
% 1R (m 12n 1 2)Tm Tn
R — 里德堡常数；T(m) —光谱项。
光谱线系 m = 1，n = 2、3、4…，赖曼系（紫外） m = 2，n = 3、4、5…，巴尔末系（可见光） m = 3，n = 4、5、6…，帕邢系（红外） m = 4，n = 5、6、7…，布喇开系（远红外）
[整理]X射线产生的机制
![[整理]X射线产生的机制](https://img.taocdn.com/s3/m/6a467d9ba1116c175f0e7cd184254b35eefd1ae2.png)
X射线产生的机制摘要:X射线产生于高速运动的电子轰击靶原子。
它的波长和强度的关系反映X射线具有连续谱和特征谱，连续谱来源于带电粒子轰击靶原子时速度的连续变化；而特征谱来源于电子内壳层的跃迁。
电子内层跃迁时，产生了一系列的K、L、M……线系，在K（L、M…）线系中，又以初态的不同而再分为Kα、Kβ，…（Lα、Lβ，…Mα﹑Mβ，…）。
这些X射线的标识谱可由原子内层能级给以解释。
关键词]X射线、连续谱、特征谱、产生机制。
0 引言X射线是一种波长较短的电磁波，是伦琴在1895年发现的。
它的发现，不仅开始了物理学的新时期，而且使人类的生活受到了巨大影响。
由于X射线具有极强的穿透性，医疗上用于透视和照相。
另外，X射线具有光的一切特性，如反射、折射、干涉、衍射等性质，还具有独特的光谱结构。
X射线的这些特性，决定了它在光学、化学、生物学等一系列重大研究中有着广泛应用。
既然X射线的地位如此重要，那么X射线是如何产生的？本文就X 射线产生的机制问题进行探讨。
1 X射线的产生背景1895年11月8日，伦琴在暗室里做阴极射线管中气体放电的实验，为了避免紫外线与可见光的影响，特用黑色纸板把阴极射线管包了起来。
但伦琴意外发现，在一段距离之外的荧光屏上竟会发生微弱的荧光。
经反复实验，他肯定激发这种荧光的东西来自阴极射线管，但决不是阴极射线本身。
他推断，当阴极射线撞击阳极或管壁时，会形成一种人眼看不见的射线，而且这种射线具有极强的穿透力，能透过一般光线透不过的物质。
伦琴认识到这种“射线”是人们还未曾认识的一种新的射线。
因此，他把这种神秘的射线命名为X射线。
伦琴的发现，很快引起全世界物理学家的关注，在该射线发现的三个月后，维也纳的医院在外科治疗中首次应用X射线来拍片。
X射线的发现，对于现代物理研究及医疗上的应用都具有重要作用。
鉴于伦琴的杰出贡献他于1901年荣获第一个诺贝尔物理奖。
2 X射线的产生及测量下图是一种常用的产生X射线的X射线管示意图：加热阴极K，产生电子，在外加电场作用下高速飞向阳极A，电子打在阳极上产生X射线。
原子物理学习题答案(褚圣麟)
7.2 原子的3d 次壳层按泡利原理一共可以填多少电子？为什么？答：电子的状态可用四个量子s l m m l n ,,,来描写。
根据泡利原理，在原子中不能有两个电子处在同一状态，即不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。
3d 此壳层上的电子，其主量子数n 和角量子数l 都相同。
因此，该次壳层上的任意两个电子，它们的轨道磁量子数和自旋磁量子数不能同时相等，至少要有一个不相等。
对于一个给定的l m l ,可以取12;,....,2,1,0+±±±=l l m l 共有个值；对每个给定的s l m m ,的取值是2121-或，共2个值；因此，对每一个次壳层l ,最多可以容纳）（122+l 个电子。
3d 次壳层的2=l ，所以3d 次壳层上可以容纳10个电子，而不违背泡利原理。
7.4 原子中能够有下列量子数相同的最大电子数是多少？n l n m l n )3(;,)2(;,,)1(。
答：（1）m l n ,,相同时，s m 还可以取两个值：21,21-==s s m m ；所以此时最大电子数为2个。
（2）l n ,相同时，l m 还可以取两12+l 个值，而每一个s m 还可取两个值，所以l n ,相同的最大电子数为)12(2+l 个。
（3）n 相同时，在（2）基础上，l 还可取n 个值。
因此n 相同的最大电子数是：212)12(2n l N n l =+=∑-=7.5 从实验得到的等电子体系K Ⅰ、Ca Ⅱ……等的莫塞莱图解，怎样知道从钾Z=19开始不填s d 43而填次壳层，又从钪Z=21开始填s d 43而不填次壳层？解：由图7—1所示的莫塞莱图可见，S D 2243和相交于Z=20与21之间。
当Z=19和20时，S 24的谱项值大于D 23的值，由于能量同谱项值有hcT E -=的关系，可见从钾Z=19起到钙Z=20的S 24能级低于D 23能级，所以钾和钙从第19个电子开始不是填s d 43而填次壳层。
原子物理学第八章
真空管
X射线
阴极 电子
2020/4/7
图5.6 X 射线管示意图
2020/4/7
A
层
d
B
图5.7 布拉格公式推导
2020/4/7
2020/4/7
每个亮点为劳厄斑点, 对应于一组晶面. 斑点的位 置反映了对应晶面的方向. 由这样一张照片就可以推 断晶体的结构(连续谱的X 射线)
1、强度表达式
设一束X射线，射向吸收体前强度是 I 0
通过厚度为dx的吸收体后，强度增量为dI，减少量-dI将正
比于dx和通过dx时的强度I，若取比例系数为μ，则
-dI=μI(x)dx
两边积分得: I(x)I0ex..........(1)
x
Io
I
可见强度I(x)随厚度x按指数衰减(朗伯--比耳定律)。 μ=-dI/（I(x)dx） ……….(2)
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h 12mv02 E损 v是连续的，作为极限情况， E损 0 ，则
max 从而得 hvmax 12mv02 eV
上式表明，电子在电压V下加速而获得能量并全部转化为辐射时
hc min
，由此得
min
1.24
nm
12.4
•
A
V(KV) V(KV)
需要指出的是，解释光电效应的Einstein方程是：
§ 8.3 同X射线有关的原子能级
一、X射线标识谱的产生（内壳层电子的跃迁）
1、内壳层电子跃迁的前提： 必须有空穴
2、产生电子空穴的方法：
a、用高速电子轰击靶核，与原子发生非弹性碰撞；
b、内壳层电子吸收高能光子使内层电子电离。
原子物理学第八、九章
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39
三、原子核的质量 mN
原子核的质量≈原子的质量-核外电子的质量
mN M A zme 1 12 1u C原子质量 1.66 1024 克 12
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931.5Mev 1u c2
E mc2
原子质量=原子量*原子质量单位 质量数A：原子质量以u为单位时，其值却接近一个整 数，称为质量数
原理：利用X射线在晶体的衍射可以测定它的波长 从任何一晶面上，那些出射方向对平面的倾角与入射线 的倾角相等的X射线，满足布拉格公式：
2d sin n
n 1,2,3
出射线就会加强。
A
d
B
晶体可形成许多不同取向的晶面。在θ 方向衍射的 X光将得到加强，出现了劳厄光斑。 用布喇格公式可以计算晶面距，反之，若已知d，还可以确 定X射线的波长。
、
同位素：Z相同，A不同的元素 同量异位素：A相同，Z不同的元素 同质异能素：同一种原子核处在不同的能量状态
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四、原子核的大小
实验表明，核半径
R r0 A
1 3
r0 1.20 1015 m 1.20 fm
体积
密度
4 V r03 A 3
MN 常数 1017 千克 / 米3 V
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四、和碱金属原子光谱比较
因为满壳层失去一个电子的原子态和一个价电子的碱金 属原子态相同。所以，X射线标识谱和碱金属原子的光谱和 能级有相似的结构。 能级→双层 光谱→双线或更多
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第四节
原子物理学 X射线 (6.1.1)--X射线的发现及其波动性
例如 1(g)NaCl(A=58.5) ，其密度
ρ=2.163(g/cm3) ，
所以分子数密度为n
N A
A
原子间距由 1
d3
2n
2 6.02 1023 2.163 58.5
给出， d=0.282nm 。从而在给定
θ 下可确定 X 射线的波长 λ
测定强度：由谱线的深浅程度可以 测出相对强度。
第六章
X 射线
§28 X 射线的发现及其波 动性
一、 X 射线的发现 二、 X 射线管 三、 X 射线的波动性 四、 X 射线的偏振 五、 X 射线的衍射
一、 X 射线的发现
克鲁克斯设计了高真空的阴极射线管，后人 称克鲁克斯管。 1879 年他证明了阴极射线是带 电的粒子流 ( 后汤姆孙进一步确认为是电子 ) 。 他还同时抱怨阴极射线管附近使照片发生莫名其 妙的感光一事。
到 X 射线。
五、 X 射线的衍射
光波通过狭缝产生衍射，因此狭缝 的大小必须与光波的波长同数量级 或更小。而对于 X 射线，由于它的 波长在 0.1nm 量级，要观察其衍射 相当困难。
晶格的间距正好与 x 射线的波长同 数量级，冯 - 劳厄提出用晶体这个 天然光栅来研究 X 射线的衍射。
E h p
1912 年德国物理学家冯 - 劳厄提出： X 射线是波长很短的电磁波，晶体中各原 子的规则排列可使 X 射线发生衍射。之后 又用实验证明了其波动性并首次测量了 X 射线19的14波年长冯。- 劳厄获诺贝尔物理奖
。
四、 X 射线的偏振
X 射线是电磁波，故它一定是横波。巴克拉用 如图所示的双散射实验证明了 X 射线的横波性 。
布拉格公式→ X X 射线片黑度→
原子物理学 X射线 (6.1.1)--X射线的发现及其波动性
它表示原子中 K 层有了空穴后产生 K-
X 射线的1概 w率k ，
就是产生俄歇电
一般来说，对轻元素，发射俄 歇电子的概率较大；对重元素， 发射 X 射线的概率较大。
俄歇电子的动能完全取决于元 素的本性，因此，对俄歇电子的 测量也可作为分析元素的手段。
六、电子跃迁诱发原子核激 发
1973 年，日本大阪大学森田正人 从理论上建立了一种新的能量转 移机制：当电子填充空穴时把能 量传递给原子核，使原子核跃迁 到激发态。
轫致辐射的强度反比于入射带电粒子的质 量平方，正比于靶核电荷的平方。
电子
离 子
光子
图 轫致辐射
连续谱的面积随靶核的原子序数增 大而增大，但连续谱的形状与靶子材料 无关。
最小波长 λ( 或最高频率 ν ），其数
值只依赖于外加电压 V, 而与原子序数 Z
无关 。min
hc eV
1.24 V (kV)
标识谱是原子中内层电子的跃 迁产生的。
空穴的存在是产生标识辐射的 先决条件。
1913 年，莫塞莱根据各元素的 X 射线的频率的平方根对原子序数 Z 作图，得到线性关系。纵坐标即 为该元素在周期表中的序数。
X 射线 莫塞莱定 律
莫塞莱研究了一系列元素的 K 线系 , 发 现各元素的 K 线系的光谱项的平方根
个电子被电离后， n=2(L) 壳层电子感受到（ Z-1 ）
核电荷库仑作用。它也指出要发射 Kα － X 射线，必 须从 n=1 壳层事先电离出一个电子成电离状态，其电
离能或阈能是从 n=1 移去一个电子所需的能量。而 Kα － X 射线的能量等于电子从 n ＝ 2 跃迁到 n ＝ 1 层放
如果将 K 线系的波数表示为
原子物理学(杨福家)总结
原子物理学四、五、六、七、八章总结第四章1、定性解释电子自旋定性解释电子自旋和和轨道运动相互作用的物理机制。
原子内价电子的自旋磁矩与电子轨道运动所产生的磁场间的相互作用，是磁相互作用。
电子自旋对轨道磁场有两个取向，导致了能级的双重分裂，这就是碱金属原子能级双重结构的由来这种作用能通常比电子与电子之间的静电库仑能小（在LS 耦合的情况下），因此是产生原子能级精细结构即多重分裂（包括双重分裂）的原因。
2、原子态55D 4的自旋和轨道角的自旋和轨道角动量动量动量量子数是多少？总角量子数是多少？总角量子数是多少？总角动量动量动量在空间有几在空间有几个取向，如何实验证实？自旋量子数：s=2轨道量子数：l=2角动量量子数：J=4总角动量在空间有9个取向。
由于J J J m J −−=,,1,⋯，共12+J 个数值，相应地就有12+J 个分立的2z 数值，即在感光片上就有12+J 个黑条，它代表了12+J 个空间取向。
所以，从感光黑条的数目，就可以求出总角动量在空间有几个取向。
3、写出碱金属原子的能级公式，说明各写出碱金属原子的能级公式，说明各量量含义含义。
22jl njl n Rhc Z E ∆−−=其中，Z：原子序数，R：里德堡常数，h：普朗克常量，c：光速，n：主量子数，jl ∆：量子数亏损。
4、朗德间隔定则德间隔定则：：在三重态中，一对相邻的能级之间的间隔与两个J 值中较大的那个成正比。
5、同科电子：n 和l 二量子数相同的电子。
6、Stark 效应效应：：原子能级在外加电场中的移位和分裂。
7、塞曼效应效应：：一条谱线在外磁场作用下一分为三，彼此间间隔相等，且间隔值为B B µ。
反常塞曼效应：光谱线在磁场中分裂的数目可以不是三个，间隔也不尽相同。
8、帕邢帕邢--巴克效应：在磁场非常强的情况下，反常塞曼效应会重新表现为正常塞曼效应，即谱线的多重分裂会重新表现为三重分裂，这是帕邢和巴克分别于1912和1913年发现的,故名帕邢-巴克效应。
原子物理学(第八章)
三、X射线波长的测定
2、X射线波长和强度的测定 （1）方法一
相片上谱线的深浅在适当的露光范围内与射线的强度有线性关系，因
此用相片也可以测得射线的相对强度。
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原子(yuánzǐ)物 理学
第八章 X射线
(shèxiàn)
8.1 X射线的产生及其波长和强度的测量
三、X射线波长的测定 2、X射线波长和强度的测定 （1）方法一
某一波长说，第一次出现谱线的那个θ就对应于n等于1。一束射线
往往不止一种波长，所以晶体转动时，相片上可以记录下几种波
长的谱线。从它们的位置计算出相应的θ角，从而可以算出波长。
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原子(yuánzǐ)物 理学
第八章 X射线
(shèxiàn)
8.1 X射线的产生及其波长和强度(qiángdù)的测量
几个线系。如图8.7所示。
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原子(yuánzǐ)物 理学
第八章 X射线
(shèxiàn)
8.2 X射线(shèxiàn)的发射谱
二、标识谱（线状谱）
1、标识谱
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第八章 X射线
(shèxiàn)
8.2 X射线的发射谱
二、标识谱（线状谱）
2、莫塞莱定律
把它用相片到晶体的距离除就得到角度2θ的数值(shùzí)。但由
于直射的射线很强，在O处出现的线往往变宽，不易测准位置。实际
的做法是转动一下晶体的方向，重复上述步骤，就可以获得与A对称的
一条谱线A′。把AA′的弧线距离用软片到晶体的距离除就得到4θ的
数值。把计算所得的d和测得的θ值代入（1）式，波长λ就可以算
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暗能量会以什么样的状态 存在？中外科学家合作从最新 的天文观测数据中研究发现了 暗能量动力学的一些迹象。虽 然这一新迹象的发现‚仍然需 要进一步的实验验证‛，但其 一旦得到进一步验证，将有望 突破爱因斯坦宇宙学常数理论。
见铀化合物能发出一种肉眼看不见的射线，与荧光无关。1896年3
月2日，他向法国科学院报告了这一惊人的发现，从此打开了一个 新的研究领域。
放射线的发现看似偶然，但正如杨振宁先生在评价这一故事时
所说的那样，‚科学家的‘灵感’对科学家的发现‘非常重要’； 这种灵感必源于他的丰富的实践和经验。‛
其实，在1895年以前，由阴极射线管产生的X射线在实验里已 经存在了30多年，在射线发现前，不断有人抱怨，放在阴极射 线管附近的照相底片模糊或感光。如1879年的克鲁克斯，1890 年的古德斯比德等人，但他们都是‚当真理碰到鼻尖上还让其 溜走了‛的人。 伦琴的发现引起了极大的轰动，以致于在全世界范围内掀起了 X射线研究热，1896年关于X射线的研究论文高达1000多篇.之 后十几年，主要工作有： 1906年，巴克拉通过偏振现象证实X射线是电磁波；1917年因 特征X射线获诺奖； 1912年，劳厄证实X射线干涉、衍射波动性，1914年诺贝尔奖； 1912-1913年间，布喇格父子用晶体衍射测出X射线波长，1915 年诺奖。 1922-23年间，康普顿证实X射线的粒子性，1927年诺奖。 1979年，科马克、洪斯菲尔德因X射线层析图像技术获诺贝 尔生理医学奖。
2.标识谱的特点
☆对一定的阳极靶材料，产生标识谱的外加电压有一个临界值。
☆标识谱线的位臵与外加电压无关，而只与靶材元素有关，因 而这些线状谱可作为元素的标识。但是他们的线系结构是相 似的，都分为K,L,M,……等线系；且谱线具有精细结构，K 系分为 K , K , K , ；L系分为 L , L , L , 等；
伦琴的发现引起了极大的轰动，以致于在全世界范 围内掀起了X射线研究热，1896年关于X射线的研究论 文高达1000多篇.对X射线的公布，促使法国物理学家 贝克勒尔也投入到这一研究领域之中，为了弄清X射线 产生的机制。他想，如果把荧光物质放在强光下照时， 是否在发荧光的同时，也能放出X射线呢？
于是他把一块荧光物质（铀的化合物--钾铀酰硫酸盐晶体）放 在用黑纸包住的照相底片上，然后放在太阳下晒，结果在底片上 果然发现了与荧光物质形状相同的‚像‛。一次偶然的机会使他 发现，未经太阳曝晒的底片冲出来后，出现了很深的感光黑影， 这使他非常吃惊。是什么使底片感光呢？跟荧光物质是否有关呢？ 他进一步用不发荧光的铀化合物进行实验，同样使底片感光；可
第八章：X射线
§1 X射线的发现 §2 X射线的产生机制
§3 Compton散射
§4 X射线的吸收
在前面的学习中，我们发现原子的能级和光谱都由原子的外
层电子决定的，那么内层的电子是否能发生跃迁而产生光谱呢？
这正是下面我们要讨论的问题。1807年，英国物理学家道尔顿 依据实验提出：‚气体，液体和固体都是由该物质的不可分割
线公式
~ R( K
Ar K Co Ni
1 1 2 )(Z 1) 12 2 2
Z
18 121.6 19 1 27 28
4.194A
3.74A
1.79A 1.66A
类似， K 线系的产生：n=3壳层上的一个电子落入n=1壳 层上的空位而产生。
K 线系的产生：n=4壳层上的一个电子落入n=1壳
层上的空位而产生。
R ( Z b) 2 ( X射线标识谱的线系公式，一般为： v
光谱项：
T ( n)
R 2 ( Z b ) n2
1 1 2) 2 n1 n2
短波限 0 与加在射线管上的电压V的关系： hc Ve
0
短波限的物理意义：快速电子的动能全部转成电磁辐射能。
hc 1.24 0 nm eV V (kV)
二、X射线的标识（特征）谱
1.标识谱 当电子的能量(加速电压) 超过某一临界值时,在连续谱的背景 上迭加一些线状谱。
Rh(铑）K系标识谱精细结构
早期元素周期表是按原子量大小顺序排列的。如K(A=39.1)在 Ar(A=39.9)前 ； Ni(A=58.7) 在。 Co(A=58.9)前。由莫塞莱图给出 K α－ X 射 。 。 。 线波长是Ar:4.19 A ；K:3.74 A ； Co:1.79 A ； Ni:1.66 A 。
由莫塞莱
K
第八章
X射线
X射线是德国物理学家伦琴发现的。1845年出生于德国的 一个商人家庭，1869年在苏黎世大学获博士学位。1895年11 月8日傍晚，伦琴在研究阴极射线管中气体放电实验时，为了 避免杂光对实验的影响，他用黑纸板将管子包起来，却发现 距阴极管一段距离外的一块涂有铂氰酸钡结晶物质的屏幕发 出了荧光，伦琴马上意识到,这可能是一种前所未有的新射线， 经检查发现,射线来自阴极射线管管壁。 令人惊奇的是，当用木头等不透明物质挡住这种射线时， 荧光屏仍然发光，而且这种射线能使黑纸包住的照相底片感 光，不被电磁场偏转。经过一个多月的研究，他未能搞清这 种射线的本质，因此赋予它一个神秘的名字--X射线。1895 年12月28日，伦琴向德国物理学医学会递交了第一篇关于X 射线的论文，《论新的射线》，并公布了他夫人的X射线手骨 照片。1901年，他成为诺贝尔物理学奖第一人。
的原子组成。‛他还认为，‚同种元素的原子，其大小、质量
及各种性质都是相同的。‛从而把哲学意义上的原子论推广到 科学的原子论。那么,线度大约在 1010 m 的原子是否真的不可再 分割了？十九世纪末，连续三年的三大发现，首开了人们向微 观世界进军的先河。它们是： （1）1895年德国的 Rontgen（伦琴）发现X射线； （2）1896年，法国的 Becguerel（贝克勒尔）发现了放射 性； （3）1897年，英国的 Thomson（汤姆逊）发现了电子。
b 1
1913年，玻尔理论发表。莫塞莱 假定 K 线由电子从n=2能级向 n=1能级跃迁所产生，则谱线频 率由氢原子能级公式得：
3 Z 2 e2 hvK 4 4 0 2a0
vK 0.246 1016 Z 2 Hz
指明Kα线系的产生：入射的电子把原子中最内层n=1上的 电子击出，n=2壳层上的一个电子落入n=1壳层上的空位而 产生。 ( Z 1) 是由于n=2壳层电子感受到的有效核电荷。
科学家发现宇宙最冷之地：零下272摄氏度
智利天文学家表示，宇宙中最冷的地方是‚回力棒星云‛，那里的温 度仅比绝对零度高1度。在绝对零度条件下，所有的原子都会冻结。‚回力 棒星云‛位于半人马星座，距离地球约5000光年。他们说，‚回力棒星云‛ 的温度只有1开氏度(约零下272摄氏度)，是‚宇宙中已知的最冷天体‛。 ‚回力棒星云‛是一个相对年轻的行星状星云，它正迅速膨胀，并在这个 过程中耗尽能量，产生冷却效果，从而使自身温度保持在比周围温度还低 的水平。捕捉到‚回力棒星云‛芳容的‚阿尔马‛设在阿塔卡马沙漠中海 拔5000米的高原上，那里几乎没有任何湿气或植被，能对天空一览无余。 评点：这个‚回力棒星云‛简直就是宇宙的冰箱，有什么需要保鲜的 东东都可以先放到那。它只比绝对零度高1度，是深冷速冻的好地方。绝对 零度是指原子绝对静止的温度，为零下273.15摄氏度。物体的温度实际上 就是原子在物体内部的运动。当我们感到一个物体比较热的时候，就意味 着它的原子在快速运动；当我们感到一个物体比较冷的时候，则意味着其 内部的原子运动速度较慢。然而，绝对零度永远无法达到，只可无限逼近。 因为任何空间必然存有能量和热量，也不断进行能量和热量的相互转换。
☆改变靶物质时，随Z的增大，同一线系的线状谱波长向短波 方向移动，但没有周期性变化；
3.莫塞莱定律--标识谱的定量化
1912-13年，英国物理学家Moseley通过对不同元素（不 同Z）的X射线标识谱加以分析（共分析了从钴到金的38 种元素）,发现一个规律：
对Kα线系，拟合公式为：
0.248 1016 (Z b)2 Hz
晶体可形成许多不同取向的晶面。X射线经不同晶面反射 时，凡光程满足布喇格公式,在 方向衍射的X光将得到加 强，出现了劳厄光斑。
劳厄单晶照像
每个亮点为劳厄斑点,对应于一 组晶面 . 斑点的位臵反映了对 应晶面的方向 . 由这样一张照 片就可以推断晶体的结构.
每一同心圆对应一组晶面,不同的圆环 代表不同的晶面阵,环的强弱反映了晶 面上原子的密度大小。
在末日前的10亿年里，地球上的唯一生命 将是单细胞的微生物，漂留在高温、高盐的 独立水体里
28亿年后，地球生命将迎来末日。届时太 阳将膨胀成一个巨大的红色星球，其热量将 使地球成为灼热的死亡星球。在末日前的 10亿年里，地球上的唯一生命将是单细胞 的微生物，漂留在高温、高盐的独立水体里。 模拟显示地球末日来临8.2 X射线的发射谱
单一元素制成的靶，受到能量足够高的电子轰击，所产生的 X射线发射谱图示：
两部分构成： 连续谱：波长连续变化的 部分； 标识谱（特征谱）：叠加 在连续谱上的线状谱。
一、X射线的连续谱
1.连续谱产生机制—轫致辐射 当高速电子击中靶，与靶原子相互作用（碰撞）而速度骤减。 电子的速度（动能）减小是连续的，与之伴随的电磁辐射因 而是连续的。常称为轫致辐射。 •轫致辐射的强度正比于靶核电荷平方。 通常用钨作靶（阳极）。 •医学和工业上使用的X射线主要 是连续谱部分。 2.连续谱的短波限 连续谱上存在一短波限（最短波长）。 与加在射线管上的电压有关，而与靶 材无关。
8.1 X射线的产生与波性
一.X射线的产生
二.X射线的性质
1）X射线能使照相底片感光； 2）X射线有很大的贯穿本领； 3）X射线能使某些物质的原子、分子电离； 4）X射线是不可见光，它能使某些物质发出可见的荧光； 5）X射线本质上是一种（波长极短0.01-1nm 的）电磁波，具有反射、折射、衍 射、偏振等波动性质。