A) DECOUVERTE 8 NOVEMBRE 1895 Wilhelm Conrad RÖNTGEN (1845 - 1923) Prix Nobel de Physique 1901 Étude des rayons cathodiques luminescence d ’un écran de platinocyanure de Baryum B) ONDE ELECTROMAGNETIQUE : 10 -9 - 6 10 -12 m E: 1keV - 0.24 MeV DEFINITION ET PROPRIETES DES RAYONS X
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A) DECOUVERTE
8 NOVEMBRE 1895
Wilhelm Conrad RÖNTGEN (1845 - 1923)
Prix Nobel de Physique 1901
Étude des rayons cathodiques
luminescence d ’un écran de platinocyanure de Baryum
B) ONDE ELECTROMAGNETIQUE
: 10-9 - 6 10-12 m
E: 1keV - 0.24 MeV
DEFINITION ET PROPRIETES DES RAYONS X
Rappel:
Une ONDE correspond à la propagationde l’énergie suivant l’équation
Une Onde électromagnétique obeit enplus aux équations de Maxwell qui lientles champs électriques et magnétiques
2
22
2
2tc
x
LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES
Définition physique d ’une onde électromagnétique:
Propagation d ’un champ électrique et d ’un champ magnétique oscillants
c = 300 000 km/s = 3 108 m/s
Propriétés des ondes électromagnétiques
• Transporte de l ’énergie
• E = h (Planck- Einstein)
h = 6. 6 10-34 J s
Comment produire des ondes électromagnétiques?
• En faisant varier la vitesse d ’une charge électrique.
• Loi de Hertz:
• L ’énergie des ondes électromagnétiques est proportionnelle au carré de la charge et au carré de l ’accélération et inversement proportionnelle au cube de la vitesse de la lumière.
Rayonnement d'un dipôle électrique oscillant
Lignes de force du champ électrique produit par un dipôle électrique oscillant
Z
Spectre des ondes électromagnétiques
12 eV
Aspect corpusculaire: photons
p
h
c
Ehkp
p
h
c
Ehkp
Nuage électroniqueLa probabilité de trouver une particule est décrite parla fonction d’onde (x) dans l’intervalle autour de x :
avec
Equation Schrödinger
m = masse de la particuleEp(x) = énergie potentielleE = énergie totale =
Les 4 nombres quantiques
b) Le moment cinétique orbital
x
z
yO
LH
IJ
c) Le moment cinétique intrinsèque: SPIN
s: multiple de ½
Les moments cinétiques se combinentpour donner le moment cinétique total
J=L+S
Diagramme énergétiquen définit la COUCHE : K, L, M, N, O..l définit la SOUS-COUCHE: s, p, d, fj = l + s définit le NIVEAU ENERGETIQUE
n l j
33
33
3
222
1
22
11
0
110
0
5/23/2
1/2
3/2
1/2
3/2
1/21/2
1/2
série L3série L2série L1
série L
série K
4 s
M5M4
M3M2M1
L3
L2L1
1 s
3 d
3 p
3 s
2 p
2 s
N
M
L
K
Configuration électroniqueRemplissage des orbitales
a) Rayonnement de freinageÉlectron à l ’approche du noyau présente une
attraction due à la force électrique a
322
222
30
2
30
22
ray
/cv1
/cava
c6πdt
dE
v généralefaçon de
c6π
aet
dt
dEE
q
t
Indicatrice d ’intensité
• Energie faible < 100 keV Imax
• Energie élevée > 1 MeV Imax
v
v
Interactions des électrons dans la cibleEnergie des électrons: E = eV (keV)
H H
HH
H
H
H
e- e-
e-
e- e- e- e-
e- = électron arraché
H = chaleur
= Rayon X
r
I()
Spectre du rayonnement de freinage
= flux de photons
E)E ZiK E 0
i courant cathodiqueZ numéro atomique de la cible
max0
00 λ
chhνeVE
autoabsorption
Représentation d ’un spectreOrdonnée: l ’énergie transportée W1 = N1E1
W = E N
2
2
λ
hcEf
dλ
dW
λ
c
dλ
dν
λ
cν comme
dλ
dν
dE
dWh
dλ
dν
dν
dW
dλ
dW
λgdλ
dW
hνfhνd
dWEf
dE
dW
b) Rayonnement caractéristiqueÉlectrons cathodiques arrachent des électrons des atomes de
l ’anode
Comblement des trous perte d ’énergie résonante
Spectre de raies
R
f
Z
Za
Loi de Moseley
Théorie de Bohr
04
1
EK
22
223
2242 112
Za
nnh
ZKme
h
EE
if
if
Effet des autres électrons: constante d ’écran
Za
c) Rayonnement synchrotron
22230
22
/cv1c6π
a9
dt
dE
Rayonnement de freinage quand l ’accelération est perpendiculaire à comme dans le cas d ’une orbite circulaire
v
Orbite circulaire: rra rN222 4
Fig. 11-16. Rayonnement émis par une charge freinée par l'impact sur la cible A dans un tube à rayons X. La cible doit être constituée d'une substance à point de fusion élevé et doit être continuellement refroidie.
Fig. 11-17. Rayonnement synchrotron d'une particule se déplaçant dans un champ magnétique. La distribution angulaire de l’intensité est figurée dans deux positions. Les directions des vitesses et des accélérations sont également représentées.