Experimentalphysik III (Atomphysik)

80 Kapitel 4. Licht als Quantenerscheinung
hν = W A + m
2 v2 = W A + eU G
U G = Gegenspannung
Die Steigung der Geraden, die man beim Auftragen von Umax gegen die Frequenz ν des Anregungslichts
erhält, kann zur Präzisions–Messung des Verhältnisses h
e verwendet werden.
Für den Steigungswinkel α gilt
tan α = h
e .
• Röntgenbremsstrahlung
Beschießt man eine Antikathode mit Elektronen, die die Beschleunigungsspannung U0 durchlaufen haben und zerlegt das emittierte Röntgenlicht spektral, so beobachtet man
– immer ein Kontinuum — die
Kα Röntgen–Bremsstrahlung
Kβ – und ist die Beschleunigungsspannung
größer als ein vom Material
der Antikathode abhängiger
bestimmter Wert, so erhalten wir
zusätzlich ein Linienspektrum —
die charakteristische Strahlung.
Letzteres werden wir in Kapitel 5.7
erklären und soll hier nicht weiter
erwähnt werden.
Z ählrate
λ min
Die Grenzwellenlänge des Röntgen–Bremskontinuums ist
gegeben durch
Charakteristische
Linien
Bremskontinuum
λ =2d sin ϑ
Abb. 4.15: Charakteristisches Röntgenspektrum.
eU0 = m
2 v2 = hνGrenz = hc
.
λGrenz Abb. 4.16: Ablenkung der Bahn eines
Elektrons im Feld eines Kerns.
Eine Erklärung im Wellenbild ist nicht möglich. Klassisch würde man erwarten, daß das
Spektrum sich bis zu beliebig hohen Frequenzen erstreckt. Man beobachtet jedoch eine
Grenzwellenlänge.
Das heißt, daß die hochenergetische oder kurzwellige Grenze des Röntgenspektrums λGrenz durch das Energieäquivalent eU0 gegeben ist. Das Bremsspektrum kommt dadurch zustande,
daß Elektronen, die nahe an Atomkernen vorbeifliegen, im Felde so abgelenkt
und abgebremst werden, daß sie eine Hyperbelbahn beschreiben. Eine (positv oder negativ)
beschleunigte Ladung strahlt nach der klassischen Elektrodynamik elektromagnetische
Strahlung ab. Die so erzeugte Strahlung heißt daher Bremsstrahlung. Der Energieverlust
des einfliegenden Elektrons kann je nach Abstand der Hyperbelbahn vom Atomkern
zwischen Null und einer oberen Grenze variieren. Das Bremsstrahlungsspektrum ist daher
kontinuierlich. Das Abbremsen erfolgt durch Stoß zwischen Elektronen und den Metallatomen
(Ionen), wobei im allgemeinen das Elektron sehr viele Stöße erleidet, bevor es
völlig abgebremst ist. Im günstigsten Fall jedoch kann das Elektron beim ersten Stoß
vollständig abgebremst werden und seine gesamte kinetische Energie einem Lichtquant