5-ma’ruza. Gamma nurlarning moddadan o’tishi. Reja

Fotoeffekt.
Gamma-kvantlar modda atomlaridagi bog’langan elektronlar bilan ta’sirlashganida, o’z energiyasini berib yutiladi va atomdan elektronni urib chiqaradi. Bunday jarayon fotoeffekt hodisasi deyiladi. Fotoeffekt jarayonida atomga gamma-kvant energiyasining bir qismi beriladi. Energiyaning bu berilgan qismi atom bilan elektronning bog’lanish energiyasini uzishga sarflanadi. Gamma kvant energiyasining qolgan qismi atomdan uzib chiqarilgan elektronga kinetik energiya sifatida beriladi. U vaqtda elektron kinetik energiyasi quyidagicha ifodalanadi:
_{ } (2)
Bu formulada _{ }-gamma-kvant energiyasi, _{ }-elektronning _{ }-qobiqdagi bog’lanish energiyasini ko’rsatuvchi ionlashtirish potensiali yoki elektronning bog’lanish energiyasi deyish mumkin; _{ }-atomdan uzib chiqarilgan elektronning kinetik energiyasi. Fotoeffekt hosil bo’lishi uchun gamma-kvant energiyasi elektronning atomdagi bog’lanish energiyasidan katta bo’lishi kerak, ya’ni _{ }
Fotoeffekt jarayoni ichki K, L va boshqa qobiqlarda yuz berganda uzib chiqarilgan elektronlarning bo’shagan o’rinlariga yuqori qobiqdagi elektronlar o’tishi sodir bo’ladi. bunday elektronlar o’tish jarayonida xarakteristik rentgen-nurlari chiqariladi. Fotoeffekt hodisasi sodir bo’lganda qo’zg’algan, ya’ni elektroni urib chiqarilgan atom Oje elektronlarini ham chiqarishi mumkin. Bunda atomning qo’zg’alish energiyasi qobiqdagi elektronlarga beriladi. Natijada diskrit energetik spektrini hosil qiladigan elektronlar hosil bo’ladi. shunday qilib fotoeffekt jarayoni faqat atomda bog’langan elektronlardagina yuz beradi. Atomdagi elektronning bog’lanish energiyasi qancha katta bo’lsa, fotoeffekt hodisasining yuzaga kelish ehtimoliyati shuncha katta bo’ladi.
Fotoeffekt kesimi _{ } va _{ } ga bog’liq bo’ladi. Fotoeffekt kesimi 𝜎_f – fotoeffektning yuz berish ehtimolini bildiradi. Atomda turli qobiqlardagi elektronlarning bog’lanish energiyasi turlicha bo’lgani uchun fotoeffekt kesimi ham o’zgaradi. K-qobiqdagi elektron uchun bog’lanish energiyasi _{ } kichik bo’lganda effektiv kesim (𝜎_k) quyidagicha hisoblanadi.
_{ } (3)
_{ } bo’lganda, ya’ni katta energiyalarda
_{ } (4)
L, M va boshqa qobiq elektronlarida _{ } ancha kichik bo’ladi. Hisoblashlardan K, L qobiqlar uchun aniqlangan, kesimlar quyidagicha:
_{ } va _{ } ; ya’ni _{ } metallarda erkin elektronlar mavjudligi uchun ulardagi fotoeffekt jarayonlari yuqorida qaralgan fotoeffektdan farq qiladi. Bunda atomdan urib chiqarilgan elektronning kinetik energiyasi quyidagicha yoziladi:
_{ } (5)
_{ }-elektronning metaldan chiqish ishi. (5) tenglama Eynshteyn tenglamasi deyiladi. Metaldagi erkin elektronlar uchun bog’lanish energiyasi _{ }, u vaqtda:
_{ } (6)
Demak fotoeffekt hodisasi _{ } dan boshlab yuz berishi mumkin. _{ } da _{ } bo’ladi. Bu ifoda fotoeffekt hosil bo’lishining chegaraviy energiyasini bildiradi, ya’ni bunda elektronning atomdan chiqish ishi uning bog’lanish energiyasiga teng bo’ladi. Shu energiyaga mos keluvchi gamma-kvant to’lqin uzunligi fotoeffektning qizil chegarasi deyiladi va quyidagicha aniqlanadi:
_{ } va _{ } (7)
Yoki _{ }, u vaqtda _{ }.
Bundan ko’rinadiki, elektronlarning metallardan chiqish ishini aniqlab, fotoeffektning berilgan metall uchun qizil chegarasi _{ } ni topish mumkin. Fotoeffekt xodisasi to’lqin uzunligi 1-S Aº bo’lgan xarakteristik rentgen nurlari yoki to’lqin uzunligi _{ } bo’lgan 𝛾-nurlari ta’sirida xosil bo’lishi mumkin.
Shunday qilib, 𝛾-kvant modda orqali o’tganda kichik energiyalarda _{ } fotoeffekt jarayoni asosiy rol o’ynaydi.
_{ } energiyalar soxasida kompton effekti xosil bo’ladi. _{ } bo’lganda elektron-pozitron jufti xosil bo’ladi. Bunda _{ } va _{ } lar _{ }-kvant energiyasining chegaralari bo’lib, turli moddalar uchun turlicha qiymatga ega. Masalan, alyuminiy uchun _{ } va _{ }; qo’rg’oshin uchun _{ } va _{ } va b.