Файл: Крюкова Л.Н. Сверхтонкие взаимодействия в ядерной физике учеб. пособие для студентов физ. фак.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 13.07.2024

Просмотров: 131

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ладо

Си

(рио. 46),

различаются на

величину

 

 

 

д Е

-

+ *,0Л

± 0,У5

к «

 

 

1 оторону больших энергий для

ju -мезоатома.

В

результате

расчета

волновой функции jx -мезоатома в

IS

состоя -

нни методом

Хартри-Фока

был определен

ядерный фактор

 

 

i t £

-

 

(5,8*0,?)і0\

 

 

<t >

согласующийся о результатом меообауэровоких экспериментов:

Согласие результатов двух типов экспериментов подтверждает правильность расчета волновых функций и указывает на малость поляризации нуклонов ядра от , обусловленной влиянием jx -мезона.

Э н е р г и и

о з я з и

э л е к т р о н о в

Другим направлением изучения

монопольного электростати­

ческого взаимодействия является исследование зависимости энер­ гия связи электронов от рода химического соединения и струк­ туры твердого тела . Напомним: энергия свяэи электрона в ато­ ма определяется как энергия, необходимая для перевода элект­

рона ив связанного состояния в наиболее

низкое ив

состояний,

ж которой он овободев от действия сил

притяжения

ядра.

В твердом теле электрон считается свободным, если оа нахо­ дится » зоне проводимости. Линией раздела между связанными

• свободными элѳктронанн является уровень Ферми. Энергия овкяи электрона в твердом теле определяют как энергии, необхо-


- 21 -

димую для его перевода из связанного состояния на уровень Фер­

ми. Энергия связи электронов зависит от характера и величины химической связи атомов. Поэтому информация об энергиях связи

является существенной для понимания механизма химических р е а к ­

ций

и

для

изучения

структуры

твердого

т е л а .

 

Оценим

порядок

изменения

энергии

связи внутреннего э л е к т ­

рона

в

результате

перестройки

внешней

оболочки атома или . поте ­

ри валентных электронов при образовании молеі.улы или решетки

твердого

т е л а . Для

наглядности

представим

валентную

оболочку

атома в

виде

заряженной сферичѳокой поверхности радиуса R .

При удалении

одного

электрона

из валентной

оболочки

(например,

с образованием одноэарядового иона из свободного -атома) потен ­

циальная энергия

электрона

уменьшается, а

энергия овязи

Есв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Со

Д*

Для

средних и

тяжелых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

атомов

( d

 

«

Ю - ®

см)

 

й

£ с в составляет

ж

10

э в . К такому же

изменению

энергии связи

 

электрона на одно зарядовое состояние

иона,

д £ (

в

/

з а р . с о с т . ,

приводят результаты квантовомѳхани-

ческого расчета для свободного атома. Однако

эксперименталь­

ные

данные

 

показывают,

что

во многих

случаях

измеренная

в е л и ­

чина

д £ £

в

/ з а р . с о с я .

 

значительно

меньше

ожидаемой.

Напри­

мер,

в

ряде

соединений

с

кислородом

оеры

и хлора

 

 

д Е { і / s a p . с о с т .

« I

э в ,

т . е . в 10 раз меньше,чем при потере

электрона свободным атомом. Этот результат

указывает

на

т о ,

что

электроны

могут

не

полностью

удаляться

ив

окисленного а т о ­

ма; в некоторых соединениях их влияние на энергию овязи может

быть почти так же велико, как если бы они оставались на

валент ­

ных орбиталях. На рис.5 приведены измеренные значения

 

Известно, что окисление атома сопровождается- потерей

э л е к т ­

рона.

 


 

 

 

 

 

-

22

-

 

 

 

 

 

 

 

A E c t

для

сѳры S

,

иода

J ,

хлора

и

европия

£ u

в

зависимости от

зарядового

состояния

ионов. Из

их сравнения

 

. ,

 

£ U

і*

и

с

 

я*

применимо

представление

 

 

 

Си

 

 

как о

свободных ионах,

в

то

время

как для

ионов

S

,

СВ

 

и X

"степень

ионности"

значительно

меньше.

 

 

 

 

 

Рио. 5. Завноиыооть

Д Е С .

X

отварядового

н

ооогошшя

ионов о

,

« Се

t u

Существует 2 метода определения энергии связи электронов: споктрос>"шия рентгеновского излучения и электронная спектро ­ скопия.

Спектроскопия рентгеновского излучения - исследование спектров поглощения и спектров испускания рентгеновских лу -


•- 23 -

чей при облучении образца пучком первичных рентгоновокях кван­

тов. В результате этих экспериментов определяется не абсолют­ ные значения энергий овяэв электронов, а их разности, равные анергиям характеристических квантов. Например, анергия харак­

теристической

линии

,

соответствующей

переходу

электрона о

L J ; ( -подоболочяк на

К

-оболочку,

равна

 

се

'

~"câ»

~ш'

 

Электронная

спектроскопия

- исследование

внергетичоо-

них спектров

фотоэлектронов,

испускаемых вдзостгдо

образца

под

действием падающего рентгеновского нзіучвивй. Для измере­

ния

спектров

фотоэлектронов используется магвитдой jS> - с п е к т ­

рометр ( рве.

6 ) .

Детектор

э/іектроноа

Рис. 6. Схена экспериментальной установка для исследования спектров фотоэлектронов, испускаемых образцом под

 

действием рентгеновски нучей.

 

В этом случае измеряется кинетическая энергия фотоэлектро­

нов

KUH

соотношения

 

 

кии

(19)

 


 

 

- 24

-

гдѳ

М.Ѵ -

энергия рентгеновских квантов,

 

-

работа выхода электрона из исследуемого образца,

определяют

абсолютную величину

Е_. Несмотря на это пре-

 

 

 

се

имущество метод фотоэлектронной спектроскопии ранее практи ­

чески ѵв

применялся и з - з а более низкой точности

по сравнению

о методом

рѳнтгѳноокопии. Это связано с потерями

энергии

электронами при их прохождении через толщину образца,

приво­

дящими к

уширению фотоэлектронной линии. Поглощение жѳ

р е н т ­

геновских лучей веществом образца

не изменяет формы аппара­

турной

линии, а лишь уменьшает ее

интенсивность. В последние

10

лет

в результате создания прѳцѳэионной аппаратуры с вчоо-

кой

разрешающей способностью было

установлено,

что фотоэлект­

ронная

линия имеет сложную структуру: на правом

крае линии -

со стороны больших энергий - был обнаружен узкий пик (ширина

несколько э в )

обусловленный электронами, не испытавшими по ­

терь энергии

в веществе ( р и с . 7 ) .

о

I

о

о

ï

*

Рис. 7. Форма фотоэлектронной линии, полученной с исполь­ зованием аппаратуры с высоким разреиением.

fcjiajc

как

раоота

выхода

if> на 3 порядка меньмв величин / і ^

и

с к и и

, то

часто

ею пренебрегают.