FUNDAMENTOS DE FÍSICA MODERNA RAYOS X UN DIEGO SEBASTIÁN MUÑOZ PINZÓN -G1E18DIEGO- CLASE DEL 19 DE MAYO 2015.

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1 FUNDAMENTOS DE FÍSICA MODERNA RAYOS X UN DIEGO SEBASTIÁN MUÑOZ PINZÓN -G1E18DIEGO- CLASE DEL 19 DE MAYO 2015

2 Tema expuesto en la clase del 19 de mayo 2015 Haga una PRESENTACIÓN.PPT sobre los Rayos X Cómo se producen, valores experimentales, etc Recuerde calcular la velocidad de un electrón cuando se acelera en un potencial Vo=12000 VDC por los métodos de la cinemática y conservación de la energía] Busque videos buenos y referencia los URLs. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

3 Rayos X Los rayos X son radiaciones electromagnéticas, lo único que los distingue de las demás radiaciones electromagnéticas es su llamada longitud de onda, que es del orden de 10-10 m (equivalente a la unidad de longitud que conocemos como Angstrom). La fuente más común de los rayos X es la desaceleración de electrones de alta energía al bombardear un blanco metálico.

4 Experimentación Wilhelm Roentgen descubrió que cuando un haz de electrones energizados choca contra un material duro que sirve de blanco se produce una radiación electromagnética llamada Rayos X. Para observar y analizar los rayos X se empleó un dispositivo que consiste básicamente de dos electrodos encerrados por un tubo al vacío, a los cuales se les aplica un potencial acelerador (V) para que los electrones salgan del cátodo (K) con una gran energía y choquen en el ánodo (A) que es el material que sirve de blanco.

5 Experimentos La emisión de rayos X depende del material utilizado como blanco y del voltaje acelerador. Para que haya una emisión de rayos X es necesario aplicar un voltaje acelerador mínimo que a su vez depende del material que sirve de blanco. Si el voltaje no es suficiente no habrá emisión de rayos X.

6 Recorderis Calcule la velocidad V (m/s) del electrón cuando impacta la placa positiva. Considerar el PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: E TOTAL = E POTENCIAL + E CINETICA = ½ m e v 2 = q e V PLACA Inmediátamente los electrones impactan la placa positiva por FRENADO BRUSCO pierden toda su energía cinética Pero por el Principio de Conservación de la Energía esta no se pierde sino que se transforma así: ◦1. en un pequeño porcentaje se incrementa un poco la temperatura de la placa, es decir, se produce un poco de radiación térmica. ◦2. También a la placa le produce algún daño microscópico. ◦3. En un gran porcentaje se produce radiación electromagnética en el rango de los Rayos X E = h v = 12000 eV = h c / λ Calcule la longitud de onda λ Pregunta: Qué pasa con la longitud de onda si se varía ligeramente el V PLACA ? Conclusión: de esta manera se puede diseñar una estructura experimental que pueda producir cualquier λ deseada. Hablamos así de un espectro continuo.

7 Recorderis En este proceso el haz de electrones incidente colisiona con las nubes de electrones de los átomos que componen la placa. Aquí se presenta el fenómeno de colisión de partículas, a manera de bolas de billar. Así los electrones de la placa absorben energía y escalan a uno ó varios niveles superiores disponibles. Pero estos son inestables y regresan a niveles inferiores. En este último evento ellos disminuyen su energía absorbida y la liberan en forma de fotones con Longitudes de onda λ características ó asociadas a la diferencia de niveles de energía involucradas en los saltos. Así, estas longitudes de onda son características, y propias, de la estructura electrónica de los átomos que componen la placa. Hablamos así de un espectro característico. Pregunta: Qué pasa con la longitud de onda si se varía el material de la placa? Pregunta: Qué tipos de materiales se usan en las placas para la producción de rayos X?