|
|
| فرض کنید یک الکترون سریع به یک اتم نزدیک شده و توسط هسته سنگین آن اتم که دارای بار مثبت است، منحرف می‌شود. الکترون تحت تاثیر نیروی ناشی از برخورد نزدیک با اتم سنگین از مسیر مستقیم خود منحرف می‌شود، یعنی شتاب می‌گیرد. الکترون شتابدار یک یا چند فوتون تابش می‌کند و محل برخورد را با انرژی جنبشی کمتر از آنچه قبل از برخورد داشت، ترک می‌کند. تابشی را که در چنین برخوردی تولید می‌شود، تابش ترمز می‌گویند. |
دید کلی
در اثر
فوتوالکتریک ، یک فوتون با برخوردی که با سطح کاتوا انجام می‌دهد، تمام
انرژی الکترومغناطیسی خود را به یک
الکترون مقید منتقل می‌کند و خود نابود می‌شود. انرژی فوتون به صورت انرژی بستگی و انرژی جنبشی فوتوالکترون ظاهر می‌شود. عکس این اثر نیز امکان پذیر است. یعنی الکترون می‌تواند انرژی خود را از دست بدهد و در جریان این فرآیند یک یا چند فوتون خلق شود. چنین فرایندی را تابش ترمزی می‌گویند.
تغییر کلاسیکی تابش ترمزی
اگر الکترونی با سرعت زیاد و در نتیجه انرژی جنبشی زیاد به یک اتم نزدیک شود، الکترون در اثر نیرویی که از طرف هسته سنگین اتم که دارای بار الکتریکی مثبت است، وارد می‌شود، از مسیر اولیه خود منحرف می‌شود. چون در اثر این انحراف سرعت الکترون تغییر می‌کند، لذا الکترون شتاب می‌گیرد. نظریه کلاسیک الکترومغناطیس پیشگویی می‌کند که هر بار الکتریکی شتابدار ، انرژی الکترومغناطیسی تابش می‌کند. نظریه کلاسیک الکترومغناطیس تابش پیوسته‌ای را پیشگویی می‌کند، که این تابش در مدتی که الکترون شتاب می‌گیرد اتفاق می‌افتد.
تعبیر کوانتومی‌تابش ترمزی
نظریه کوانتومی ایجاب می‌کند که انرژی الکترومغناطیسی شامل کوانتومهای گسسته انرژی می‌باشد که فوتون نامیده می‌شوند. بنابراین الکترون بعد از انحراف از کنار هسته و شتابدار شدن ، تعدادی فوتون گسیل می‌کند. به عنوان مثال اگر الکترونی با انرژی جنبشی E
k1 به اتم منحرف کننده نزدیک شود و پس از تولید فوتونی با انرژی hv ، با انرژی جنبشی E
k2 از آن دور می‌شود.
قانون بقای انرژی ایجاب می‌کند که hv = E
k2 – E
k1 باشد. آنچه در فرایند تابش ترمزی اتفاق می‌افتد، آشکارا در تولید فوتونهای پرتوایکس نیز دیده می‌شود.
تولید پرتوهای ایکس
الکترونها هنگام برخورد با هدف سرعت خود را از دست می‌دهند و در برخورد تقریبا به حال سکون در می‌آیند. هر الکترون
انرژی جنبشی خود E
k را به دلیل اصابت با هدف از دست می‌دهد. قسمت عمده این انرژی به صورت انرژی گرمایی در هدف ظاهر می‌شود. ولی علاوه براین ، تولید
تابش الکترومغناطیسی از طریق فرایند تابش ترمزی نیز وجود دارد. هر
الکترون بعد از برخورد با هدف تعدادی تابش ترمزی انجام می‌دهد و لذا تعدادی فوتون تولید می‌شود.
پر انرژی‌ترین فوتونها توسط الکترونی تولید می‌شوند که وقتی در برخورد به حال سکون در می‌آید، تمامی انرژی خود را به انرژی الکترومغناطیسی تک فوتون تبدیل کند. یعنی رابطه E
k= hv
max برقرار باشد. در این رابطه فرکانس بیشینه است. این فوتونها پرتوهای ایکس را تشکیل می‌دهند. بیشتر الکترونها در برخورد با هدف ، با گرم کردن آن یا با تولید تابش ترمزی ، انرژی خود را از دست می‌دهند و لذا مجموع فرکانس‌های این فوتونها از فرکانس v
max کمتر خواهد بود.
مباحث مرتبط با عنوان
