Transcription de la vidéo
La figure montre un atome dans le matériau cible d’un tube Coolidge qui génère des rayons X. Un électron du faisceau d’électrons utilisé dans le tube éjecte un électron dans la couche K de l’atome et est diffusé. Soit l’électron de haute d’énergie, soit l’électron de la couche L peut passer à la couche K. Quel électron émettrait un photon qui produirait une raie caractéristique du spectre avec une énergie la plus proche de la valeur du maximum d’énergie du spectre ?
Avant de passer en revue les réponses, faisons de l’espace en n’incluant que la dernière phrase de cette question. Maintenant, nous allons examiner les quatre électrons de cette figure qui pourraient éventuellement émettre un photon. Ce sont (A) l’électron éjecté, (B) l’électron diffusé, (C) l’électron de haute énergie et (D) l’électron dans la couche L. Nous avons également l’option (E) tous les électrons.
Maintenant, tous ces électrons peuvent produire un photon, mais les méthodes par lesquelles ils le font sont différentes. L’électron éjecté et l’électron diffusé se déplacent en dehors de l’atome, ce qui signifie qu’ils produiront un Bremsstrahlung ou un rayonnement de freinage en ralentissant. Les photons produits par un tel procédé varient fortement en énergie. Bien que certaines énergies soient plus courantes. Sur un spectre d’énergie des rayons X en fonction de l’intensité, comme celui-ci, le rayonnement de freinage produit une courbe lisse avec des valeurs d’énergie moyennes ayant une intensité plus élevée, ce qui signifie qu’elles sont plus fréquentes.
Mais nous ne cherchons pas une courbe lisse. Nous recherchons une raie caractéristique du spectre, ce qui signifie que nous recherchons des pics distincts dans le spectre comme celui-ci, qui ne sont pas produits par rayonnement de freinage. Ces pics ne sont produits que lorsqu’un électron d’un niveau d’énergie supérieur passe à un niveau d’énergie inférieur, ce qui signifie que seul l’électron de la couche L ou l’électron de haute énergie sera capable de produire ces pics, ce qu’ils font dans un processus appelé transition de niveau d’énergie.
La raison pour laquelle cette méthode produit de tels pics est parce que l’énergie des photons produits en utilisant cette méthode a exactement la même énergie que la différence de niveaux d’énergie des électrons entre les couches électroniques de cet atome, qui sur un spectre ressemble à un pic parce que nous n’avons qu’une valeur très spécifique de l’énergie plutôt qu’une plage de valeurs potentielle. Nous pouvons voir alors que puisque l’électron éjecté et l’électron diffusé utilise le rayonnement de freinage plutôt qu’une transition entre niveaux d’énergie, ils ne produiront pas une raie caractéristique, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas être les bonnes réponses. Et par extension, (E) non plus.
Pour déterminer maintenant s’il s’agit de (C) ou (D), nous devons examiner l’autre partie de la question, à savoir : « Quelle raie caractéristique aura une énergie la plus proche de la valeur du maximum d’énergie du spectre ? » qui signifie sur le spectre que nous avons ici, quelle raie caractéristique sera plus à droite, indiquant une énergie de rayons X plus élevée ?
Comme indiqué précédemment, l’énergie d’un photon produit au cours d’une transition énergétique est égale à la différence des niveaux d’énergie entre lesquels l’électron transitionne, ce qui signifie qu’un électron descendant à un niveau d’énergie donné émettra un photon de plus haute énergie s’il part d’un plus haut niveau d’énergie. Par conséquent, lorsque nous regardons les raies caractéristiques d’un spectre, celle qui a l’énergie des rayons X la plus élevée la plus à droite du spectre, et donc plus proche de la valeur du maximum d’énergie du spectre, serait produite par l’électron de haute énergie car il est dans un niveau d’énergie plus élevé que la couche L et ils sont tous deux en transition vers le même endroit, la couche K.
Par conséquent, l’électron qui émettrait un photon qui produirait une raie caractéristique du spectre avec une énergie la plus proche de la valeur du maximum d’énergie du spectre serait (C), l’électron de haute énergie.