Vidéo question :: Comparer la différence de potentiel d’accélération d’un tube de Coolidge aux raies spectrales caractéristiques produites | Nagwa Vidéo question :: Comparer la différence de potentiel d’accélération d’un tube de Coolidge aux raies spectrales caractéristiques produites | Nagwa

Vidéo question :: Comparer la différence de potentiel d’accélération d’un tube de Coolidge aux raies spectrales caractéristiques produites Physique • Troisième année secondaire

La ligne continue sur le graphique montre l’intensité relative des rayons X dans un spectre de rayons X de différentes énergies de photons de rayons X produites par un faisceau d’électrons percutant une cible. La ligne pointillée sur le graphique montre le rayonnement de bremsstrahlung qui serait produit par un faisceau d’électrons percutant la même cible mais accéléré avec une plus petite différence de potentiel. Lequel des spectres suivants montre correctement les raies caractéristiques qui seraient observées lors de l’utilisation du faisceau d’électrons de plus petite tension? [A] Spectre A [B] Spectre B [C] Spectre C [D] Spectre D [E] Spectre E

05:42

Transcription de la vidéo

La ligne continue sur le graphique montre l’intensité relative des rayons X dans un spectre de rayons X de différentes énergies de photons de rayons X produites par un faisceau d’électrons percutant une cible. La ligne pointillée sur le graphique montre le rayonnement de bremsstrahlung qui serait produit par un faisceau d’électrons percutant la même cible mais accéléré avec la plus petite différence de potentiel. Lequel des spectres suivants montre correctement les raies caractéristiques qui seraient observées lorsque le faisceau d’électrons de plus petite tension était utilisé?

Avant de regarder les graphiques qui montrent ces raies caractéristiques, faisons de la place. Maintenant, ce que nous recherchons, ce sont les raies caractéristiques ou les pics qui apparaissent dans un spectre de rayons X comme celui-ci dans le cas où les électrons du faisceau d’électrons sont accélérés avec une plus petite différence de potentiel. Cela signifie non seulement, que l’intensité est inférieure mais aussi que l’énergie maximale est inférieure à la normale.

Cependant, les raies caractéristiques ne sont pas produites par la même méthode qui produit ces courbes lisses, la méthode bremsstrahlung. Au lieu de cela, elles sont produites par ce qu’on appelle des transitions de niveau d’énergie. Elles existent également à des énergies de rayons X très spécifiques, quelle que soit la courbe de bremsstrahlung. Dans cet esprit, commençons par regarder quelques-uns des graphiques montrant ces raies caractéristiques.

Le spectre (A) montre deux raies caractéristiques qui semblent être dans la même position relative que sur la courbe qui représente la plus grande différence de potentiel. Cependant, les raies caractéristiques apparaissent toujours à des énergies de photons spécifiques des rayons X, indépendamment de la courbe de bremsstrahlung. Elles ne seraient pas déplacées vers la gauche comme ceci si toute la courbe avait moins d’énergie. Elles se situeraient plutôt au même endroit, quelque chose comme ça. Donc, le spectre (A) ne peut pas être la bonne réponse.

En regardant maintenant le spectre (B), nous voyons qu’il y a le même problème que le spectre (A), les raies caractéristiques sont déplacées vers la gauche, même si elles devraient être à peu près dans la même position que sur la courbe représentant le plus grand potentiel différence. Donc (B) n’est pas non plus la bonne réponse.

Le spectre (C) montre les deux courbes caractéristiques avec la même énergie et la même intensité que sur la courbe représentant la plus grande différence de potentiel. Les positions de ces raies caractéristiques pour l’énergie sont correctes, mais pas pour l’intensité. Lorsque nous regardons l’intensité des rayons X, nous examinons le nombre total de rayons X à une énergie spécifique. Et ces rayons X proviennent à la fois du bremsstrahlung, et forment la courbe lisse, et des transitions de niveau d’énergie des électrons et forment des raies s caractéristiques. Ensemble, elles forment un spectre complet de rayons X, leurs intensités s’additionnant.

Les raies caractéristiques en elles-mêmes peuvent ressembler à ceci et auront en fait des intensités plutôt faibles. Mais ces pics sont ajoutés à toute l’intensité du rayonnement de bremsstrahlung, les faisant apparaître au-dessus. Les raies caractéristiques n’ont pas d’intensités spécifiques immuables, mais seulement des gammes d’énergies spécifiques auxquelles elles peuvent exister. Elles dépendent aussi du rayonnement de bremsstrahlung.

Ainsi, lorsque nous regardons le spectre (C), nous voyons que les raies caractéristiques sont trop intenses, car elles dépendent du bremsstrahlung de la courbe montrant la plus petite différence de potentiel, ce qui signifie que les pics doivent être inférieurs mais toujours distincts. Donc, le spectre (C) ne peut pas être la bonne réponse.

En regardant maintenant les raies caractéristiques du spectre (D), nous voyons que les raies caractéristiques sont aux bonnes positions pour l’énergie. Et elles semblent également avoir une intensité appropriée. Leur position a changé de la différence du bremsstrahlung entre les courbes de différence de potentiel plus grandes et plus petites. Cependant, ces raies caractéristiques semblent avoir la même intensité, malgré la différence de potentiel variable des spectres. Cela ne devrait pas être le cas. Et pour voir pourquoi, rappelons nos connaissances sur les transitions de niveau d’énergie.

Pour qu’une transition de niveau d’énergie se produise, un électron du faisceau d’électrons doit entrer en collision avec un électron de faible niveau d’énergie et l’éjecter, provocant la transition d’un électron de niveau d’énergie supérieur pour combler le vide, libérant un photon de rayon X. Pour que tout cela se produise, l’électron incident initial du faisceau d’électrons doit avoir suffisamment d’énergie pour éjecter l’électron de faible énergie de l’atome. Si l’électron du faisceau d’électrons n’a pas assez d’énergie, il sera repoussé loin de l’atome.

L’énergie des électrons dans le faisceau est le produit de 𝑞, la charge d’un électron, et 𝑉 t, la différence de potentiel aux bornes du tube. Ainsi, une différence de potentiel plus petite signifie que les électrons du faisceau d’électrons auront une énergie plus petite et auront donc moins de chance de pouvoir éjecter l’un des électrons de l’atome. Certains électrons pourront toujours être éjectés, mais pas autant.

Donc, parce que le spectre de la ligne pointillée a une plus petite différence de potentiel, il y aura moins d’éjections d’électrons de faible niveau d’énergie à mesure que davantage d’électrons incidents du faisceau seront repoussés, ce qui signifie qu’il y aura moins de transitions de niveau d’énergie. Et puisque les raies caractéristiques proviennent de transitions de niveau d’énergie, les raies caractéristiques seront moins intenses. Les raies caractéristiques du spectre (D) ont à peu près la même intensité, donc nous savons que ça ne peut pas être ça.

Les raies caractéristiques du spectre (E) sont cependant moins intenses, compte tenu de la plus petite différence de potentiel. Cela signifie que, sur tous ces spectres, celui qui montre correctement les raies caractéristiques qui seraient observées lorsque le faisceau d’électrons de plus petite tension est utilisé est le spectre (E).

Rejoindre Nagwa Classes

Assistez à des séances en direct sur Nagwa Classes pour stimuler votre apprentissage avec l’aide et les conseils d’un enseignant expert !

  • Séances interactives
  • Chat et messagerie électronique
  • Questions d’examen réalistes

Nagwa utilise des cookies pour vous garantir la meilleure expérience sur notre site web. Apprenez-en plus à propos de notre Politique de confidentialité