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Aufgabe

Erzeugung von RÖNTGEN-Strahlung

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

a)Die Farbe von vielen Stoffen unterliegt Veränderungen, wenn diese Stoffe ihre chemische Bindung verändern. Im Gegensatz dazu ist das Röntgenspektrum eines Stoffes nahezu unabhängig von dessen chemischen Bindungszustand.

Erkläre woran das liegt.

b)Erläutere die stattfindenden Energieumwandlungen, wenn ein energiereiches Elektron auf ein Kupferatom der Anode einer Röntgenröhre trifft.

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a)Für die chemische Bindung eines Stoffs sind nur die äußeren Elektronen verantwortlich, die inneren Elektronen sind davon unberührt. Da Röntgenstrahlung jedoch nur emittiert wird, wenn innere Elektronen aus dem Atom geschlagen werden, ist das Röntgenspektrum davon unberührt.

b)Beim Auftreffen des Elektrons auf ein Kupferatom können folgende Prozesse mit entsprechenden Energieumwandlungen stattfinden:

•  Die energiereichen Elektronen können im elektrischen Feld der Kupferatome abgebremst werden. Ihre kinetische Energie wird in elektromagnetische Energie gewandelt. Es entsteht das kontinuierliche Röntgenbremsspektrum.

•  Die energiereichen Elektronen können aber auch einzelne Kupferatome anregen. Dabei wird ein inneres Elektron auf ein noch freies Niveau angehoben. Als Folge tritt die für das Anodenatom charakteristische Röntgenstrahlung auf.

•  Die energiereichen Elektronen können die Atome der Anode zu Gitterschwingungen anregen. Die kinetische Energie der Elektronen wird in ungeordnete Wärmebewegung der Atome gewandelt, die Anode wird heiß.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Atomphysik

RÖNTGEN-Strahlung