химический каталог




Физические методы исследования в химии

Автор Л.В.Вилков Ю.А.Пентин

ое,

м9

м

а во втором — в возбужденное состояние. Энергия у-кванта Еь приблизительно равная энергии пере- -^-(^^^^^5^--*/^^^ хода, настолько велика, что в от- \J*z? личие от более длинноволнового излучения, например УФ, видимого или ИК, при обычных атомных и молекулярных массах существенное значение приобретает отдача, т. е. ее скоростью v и энергией ER пренебречь уже нельзя.

?9

Рис. V.l. Схема взаимодействия

ядер в возбужденном и основном

состоянии с 7-квантом (свободные

* атомы)

Без потери общности можно рассмотреть одномерную полуклассическую задачу, поскольку, как показано на схеме (рис. V. 1), излучение у-кванта ядром источника (радиоактивного изотопа) и отдача этого ядра происходят в противоположных направлениях, а направления движения у-кванта и отдачи ядра, способного его поглотить, совпадают. В момент испускания у-кванта энергия ядра радиоактивного изотопа сверх энергии покоя в основном состоянии составляет Ет + l/2MVx2, где М — масса ядра, Vx — скорость его теплового движения. После испускания имеем систему из у-кванта и ядра в основном состоянии с добавкой к его скорости движения скорости отдачи v, так что энергия этой системы равна Ej+l/2M(Vx~\-v)2. По закону сохранения энергии

Вт + ~ MV2X = Е1 + —- М (ух + V)2 = Е1 + ~Y MV2X + MvVx + -j- MT»2,

(V.1)

отсюда видно, что энергия перехода и энергия у-кванта разнятся на величину

Ет — Я,

L/2AFI>2 + MvVx = ER + ED.

(V.2)

Первое слагаемое и есть э и ер г и я отдачи ?я, а второе, связанное со скоростью поступательного движения Vx,— энергия эффекта Допплера ED, за счет которого происходит уширение полосы у_излУчения- Вообще говоря, Ev зависит от направления движения ядра и того, как оно соотносится с направлением движения у-кванта. Кривая распределения испускаемых у_квантов п0 энергиям

Ef — Вг — Е# — ED

(V.3)

показана на рис. V.2, а слева.

Удобно далее перейти к обычным сопоставимым характеристикам излучения и ядер. Энергию у-кванта можно выразить, как ?у= =/?тс, где ру — импульс кванта, с — скорость света. Импульс ядра р при отдаче равен, но противоположен по знаку импульсу у-кванта,

т. е. р—~/?т= .Энергию отдачи ядра из уравнения (V.2)

с

можно выразить через импульс ядра следующим образом: ER— — 1/2Mv2—(Mv)2/2M===p2/2M} а следовательно,

ER = Е2/(2Мс2)

(V.4)

Учитывая приближенное равенство для энергии теплового движения: ll2MV2x~kT (k — постоянная Больцмана), можно записать Vx~ (2kTjM)\ а подставляя эту величину в выражение для энергии Допплера, получим: ED=MvVx= (2Mv2kT)^ = 2(ERkT)^] используя (V.4), окончательно имеем

ED=E1 (2kT/Mc2)l/2.

(V.5)

В у-резонансной спектроскопии ядра источника и образца одинаковы и отличаются только энергетическим состоянием. Чтобы ядро, совершающее тепловое движение и находящееся в основном состоянии, могло поглотить у-квант, испущенный источником, и перейти в возбужденное состояние, претерпев отдачу, энергия кванта должна быть равна

Е^Ет+Ец+Ер. (V.6)

Кривая распределения таких квантов, показанная на рис. V.2, а справа, симметрична по отношению к кривой распределения испущенных у-квантов с энергиями (V.3), так как энергии отдачи и эффекта Допплера одинаковы по абсолютной величине. Как видно, область перекрывания площадей, ограниченных двумя кривыми (заштрихованная часть на рис. V.2), очень мала. Это значит, что мала вероятность у-резонанса для свободно двигающихся в газовой или жидкой фазах атомов или молекул, т. е. мала вероятность того, что испущенный возбужденным ядром у-квант будет поглощен ядром, находящимся в основном состоянии. Главной причиной несовпадения энергии испущенного у-кванта и энергии, которая необходима, для того чтобы у-квант мог быть поглощен, является несовпадение по знаку больших энергий отдачи ER.

Открытие Мессбауэра заключалось именно в решении проблемы, связанной с энергией отдачи. Как следует из уравнения (V.4), ER можно уменьшить, сильно увеличив массу М. Если, например, ядро-излучатель и ядро-поглотитель фиксированы в жесткой кристаллической решетке, энергия отдачи может передаваться решетке только в определенных количествах, так как колебания решетки квантованы. Если ER меньше колебательных квантов, то эффективной массой М в выражении (V.4) становится вся масса кристалла, т. е. энергия отдачи пренебрежимо мала. Правда, на практике оказывается, что возбуждение колебаний решетки кристалла при поглощении у-квантов все-таки возможно, так что совсем пренебречь величиной ER нельзя.

Допплеровское уширение уменьшается, как следует из уравнения (V.5), и в результате увеличения эффективности массы, и за счет понижения температуры и уменьшения кинетической энергии излучателя и поглотителя. Происходит сближение и сужение кривых распределения у-квантов по энергиям, как показано на рис. V.2, б, и перекрывание их увеличивается. Часть всего излучения при Еу^Ет, которая поглощается и определяет интенсивность мессба-уэровского спектра, зависит от температуры и подвижности частиц, в твердом теле.

Теперь можно перечислить условия, необходимые д

страница 45
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Скачать книгу "Физические методы исследования в химии" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
хранение вещей в подмосковье недорого
Зеркала в спальню ESF купить
где можно арендовать ноутбук
красногорске обучение наращивание ногтей

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)