فيديو: المقارنة بين طاقة النيوترون والأشعة السينية بواسطة الحيود

نمط الحيود لأشعة سينية طولها الموجي 0.170nm يوضِّح أن المسافة بين المستويات البلورية في بلورة كلوريد الصوديوم تساوي 0.281nm. تقع نقاط الشدة القصوى الناتجة عن حيود شعاع نيوترونات في نفس مواضع نقاط الشدة القصوى الناتجة عن حيود الأشعة السينية‎. ما طاقة النيوترونات في الشعاع؟

٠٤:٠٠

‏نسخة الفيديو النصية

نمط الحيود لأشعة سينية طولها الموجي مية وسبعين من الألف نانومتر. يوضّح أن المسافة بين المستويات البلورية في بلورة كلوريد الصوديوم تساوي ميتين وواحد وتمانين من الألف نانومتر. تقع نقاط الشدة القصوى الناتجة عن حيود شعاع النيوترونات في نفس مواضع نقاط الشدة القصوى الناتجة عن حيود الأشعة السينية. ما طاقة النيوترونات في الشعاع؟

ففيه بلورة كلوريد صوديوم، أسقطنا عليها أشعة سينية. فالأشعة السينية دي هتنعكس عن ذرات البلورة. وهتبتدي تعمل نمط حيودي. النمط الحيودي ده معتمد على الزاوية اللي نازل بيها الإشعاع، ومعتمد على المسافة ما بين المستويات البلورية. والنمط الحيودي ده بيحصل؛ علشان بيحصل فرق ما بين المسارات اللي بتمشيها الأشعة.

فلو بصّينا للمسارين اللي عندنا دول، هنلاقي إن فيه فرق ما بين المسارين دول في الحتة دي. ونقدر نجيب الفرق ما بين المسارين ده. هنلاقي إن الزاوية دي بتساوي الزاوية 𝜃؛ لأنها مقابلة ليها. وده معناه إن الزاوية دي بتساوي تسعين ناقص 𝜃. وبما إن الزاوية دي بتساوي تسعين درجة، نقدر نقول: إن الزاوية دي بتساوي 𝜃. ولو سمّينا الطول ده 𝑙، نقدر نقول: إن sin 𝜃 بتساوي المقابل على الوتر، اللي هو 𝑙 على 𝑑. فلو ضربنا الطرفين في 𝑑، هنلاقي إن 𝑙 بتساوي 𝑑 sin𝜃. والفرق في المسار اللي اتحرّكتها الأشعة السينية بتساوي اتنين 𝑙.

ومعنى إن حصل نقطة شدة قصوى ما بين الشعاعين، إن الشعاعين عملوا تداخُل بنّاء. وعلشان يحصل تداخُل بنّاء، لازم الفرق ما بين الشعاعين يكون بيساوي الطول الموجي مضروب في أيّ رقم صحيح. فمن هنا نقدر نقول: إن 2𝑑 sin𝜃، اللي هي الفرق ما بين المسارين، بتساوي 𝑚، اللي هي أيّ رقم صحيح. ابتداءً من واحد أو اتنين أو تلاتة، مضروبة في الطول الموجي 𝜆. فكده يبقى جِبنا الشرط اللي بيحصل عنده تداخُل بنّاء.

فهنا إحنا شِلنا الأشعة السينية دي، وحطّينا مكانها شعاع النيوترونات. والنيوترونات المتحرّكة بيبقى مصاحب ليها موجة. والعلاقة ما بين الطول الموجي للموجة دي وطاقة النيوترونات هي إن طاقة النيوترونات بتساوي ثابت بلانك، اللي هو ℎ، مضروب في سرعة الضوء 𝑐، مقسوم على الطول الموجي. وثابت بلانك بيساوي ستة وستمية ستة وعشرين من الألف في عشرة أُس سالب أربعة وتلاتين جول ثانية. وسرعة الضوء بتساوي تلاتة في عشرة أُس تمنية متر على الثانية.

فإحنا دلوقتي محتاجين الطول الموجي؛ علشان نعرف نجيب طاقة النيوترونات. فلو رجعنا للمعادلة اللي بتوصف شرط التداخُل البنّاء، هنلاقي إن الـ 𝑑، سواء استخدمنا أشعة سينية أو شعاع نيوترونات، مش بتتغيّر؛ لأنها معتمدة على البلورة. وبما إن نقاط الشدة اللي جايّة من حيود شعاع النيوترونات هي نفس نقاط الشدة اللي جايّة عن حيود الأشعة السينية. فنقدر نقول: إن الزوايا 𝜃 في الاتنين زيّ بعض. فكده ما فيش أيّ متغيّر هيتغيّر ما بين الأشعة السينية وشعاع النيوترونات غير الطول الموجي.

وبما إن بقية الحاجات ثابتة، فده معناه إنه الطول الموجي لشعاع النيوترونات بيساوي الطول الموجي للأشعة السينية. فنقدر هنا نعوّض في قانون طاقة النيوترونات. وهنلاقي إنها بتساوي ستة وستمية ستة وعشرين من الألف في عشرة أُس سالب أربعة وتلاتين جول ثانية، اللي هو ثابت بلانك. مضروب في سرعة الضوء، اللي هي تلاتة في عشرة أُس تمنية متر على الثانية. مقسوم على الطول الموجي، اللي هو سبعتاشر من المية نانومتر.

وبما إن النانومتر بيساوي عشرة أُس سالب تسعة متر، فنقدر نحوّل النانومتر لمتر في المعادلة. وبكده نقدر نختصر المتر مع المتر، والثانية مع الواحد على الثانية. ونطلّع إن طاقة النيوترونات بتساوي واحد ومية تسعة وستين من الألف في عشرة أُس سالب خمستاشر جول.

وبما إن ممكن نحوّل الجول للإلكترون فولت. عن طريق المعادلة اللي بتقول: إن الجول بيساوي واحد على ستمية واتنين من الألف في عشرة أُس سالب تسعتاشر إلكترون فولت. فنقدر نحسب الطاقة بالإلكترون فولت. ونلاقي إن طاقة النيوترونات بتساوي سبعة وتلاتة من العشرة كيلو إلكترون فولت.

وبكده نبقى عرفنا نجيب طاقة النيوترونات، اللي بتعمل نفس نمط حيودي زيّ الأشعة السينية.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.