Колебательно-вращательные полосы.

Если переход обусловлен изменениями колебательных и вращательных состояний молекулы, то энергия излучаемого фотона будет равна:

.

Поскольку испускание фотона возможно при и при .

Колебательная часть частоты определяет спектральную область, в которой расположена полоса; вращательная часть частоты определяет тонкую структуру полосы, т.е. расщепление отдельных линий.

Кроме рассмотренного ранее тормозного излучения существует ещё одно рентгеновское излучение, которое называют характеристическим.

При не слишком больших энергиях бомбардирующих антикатод электронов наблюдается лишь тормозное излучение, обладающее сплошным спектром и не зависящее от материала антикатода. Когда энергия бомбардирующих электронов становится достаточной для вырывания электронов из внутренних оболочек атома, на фоне тормозного излучения появляются резкие линии характеристического излучения. Частоты этих линий зависят от природы вещества, из которого изготовлен антикатод.

Рис. 29

Рентгеновский спектр тормозного и характеристического излучений.

Линейчатые спектры атомов в видимой области, а также в инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра электромагнитного излучения обязаны своим происхождением главным образом переходам между состояниями электронов во внешних оболочках. Значительная часть заряда ядра экранируется для этих электронов отрицательным зарядом электронов на внутренних оболочках. Но самые внутренние электроны на оболочке с n= 1 «ощущают» полный заряд ядра. Так как энергия данного уровня пропорциональна Z ( ), можно ожидать, что длины волн, испускаемых атомом с Z = 50, примерно в 50 = 2500 раз короче длин волн в лаймановской серии атома водорода и составляют от до нм. Такие длины волн лежат в рентгеновской области спектра.

Как уже говорилось ранее, рентгеновское излучение возникает при соударении электронов, ускоренных высоким напряжением, с металлической мишенью внутри рентгеновской трубки. Спектр излучения рентгеновской трубки содержит две компоненты: сплошной спектр, обрывающийся при длине волны , которая зависит только от приложенного напряжения, и максимумы, налагающиеся на сплошной спектр.

При повышении приложенного к трубке напряжения сплошной спектр и его граничная длина волны смещаются влево, максимумы при этом остаются на месте, но их положение различно для мишеней из разных материалов. Это говорит о том, что длины волн, соответствующие максимумам, характеризуют материал мишени. Появление максимумов можно объяснить тем, что ускоренные высоким напряжением в рентгеновской трубке электроны при соударении с атомами мишени могут выбить один из электронов с внутренних электронных оболочек атома. Характеристическое рентгеновское излучение представляет собой фотоны, которые испускаются при переходе электрона с более высокого энергетического состояния на вакантное место во внутренних электронных слоях атома.

В 1913 году английский физик Мозли установил закон, связывающий частоты линий характеристического рентгеновского спектра с атомным номером Z испускающего их элемента.

,

где и - константы, имеющие своё значение для каждой линии.