Bestrahlt man eine Goldfolie mit RÖNTGEN-Strahlen, so erhält man für die Abschwächung der Strahlintensität eine typische Wellenlängenabhängigkeit (Röntgenabsorptionsspektrum), die in der Skizze vereinfacht dargestellt ist.
a)
Erläutern Sie, wie es bei der Wellenlänge \({\lambda _1}\) zu der sprunghaften Änderung im Absorptionsspektrum kommt.
b)
Berechnen Sie die Wellenlänge \({\lambda _3}\) der Kα-Linie im Emissionsspektrum für Gold. [Ergebnis: \({\lambda _3} = 2,00 \cdot {10^{ - 11}}{\rm{m}}\)]
c)
Erläutern Sie, warum die Kα-Linie nicht im Absorptionsspektrum als Resonanzabsorptionslinie auftritt.
d)
Berechnen Sie unter Verwendung bisheriger Ergebnisse die Wellenlänge \({\lambda _2}\).
Hinweis: Bei dieser Lösung von LEIFIphysik handelt es sich nicht um den amtlichen Lösungsvorschlag des bayr. Kultusministeriums.
a)
Für \(\lambda > {\lambda _1}\) reicht die Energie der eingestrahlten Röntgenphotonen noch nicht aus, um K-Elektronen auf ein noch unbesetztes Niveau zu heben, das ganz knapp unter der Ionisierungsgrenze liegt. Erst für \(\lambda = {\lambda _1}\) ist dies der Fall, was sich in einem schlagartigen Anstieg des Absorptionskoeffizienten zeigt. Für \(\lambda < {\lambda _1}\) ist die Energie der Röntgenquanten sogar so groß, dass die Elektronen bis ins Kontinuum gehoben werden können, so dass ein kontinuierlicher Verlauf des Absorptionsspektrums eintritt.
Die Kα -Linie in Emission gehört zum Übergang von der L-Schale (\(n = 2\)) zur K-Schale (\(n = 1\)). Wollte man die Kα -Linie in Absorption beobachten, müsste der Übergang von der K-Schale zur L-Schale möglich sein. Dies ist bei Atomen höherer Ordnungszahl jedoch nicht der Fall, da die L-Schale stets schon besetzt ist. Eine Anregung von K-Elektronen ist nur mit der viel höheren Energie möglich, welche die K-Elektronen auf ein noch unbesetztes Niveau hebt.
