FUNDAMENTOS DE FÍSICA MODERNA RAYOS X UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTÁ PEDRO ANDREY CAÑÓN JIMÉNEZ G2E10PEDRO 20/06/201

Rayos x La producción y la dispersión de rayos x son ejemplos adicionales de la naturaleza cuántica de la radiación electromagnética. Los rayos x se producen cuando los electrones que se mueven rápidamente, y que fueron acelerados a través de una diferencia de potencial del orden de 10^3 a 10^6 V, chocan con un metal. Wilhelm Röntgen (1845-1923) los produjo por primera vez en 1895, usando un dispositivo similar, en principio. Los electrones se expulsan del cátodo calentado por emisión termoiónica, y son acelerados hacia el ánodo (el objetivo)mediante una gran diferencia de potencial VAC. El bulbo se evacua (presión residual1027 atm o menor), para que los electrones puedan ir del cátodo al ánodo sin chocar con moléculas de aire. Cuando VAC es de algunos miles de volts o más, la superficie del ánodo emite una radiación muy penetrante

Rayos X Debido a que se emiten por medio de cargas aceleradas, es lógico que los rayos x sean ondas electromagnéticas. Al igual que la luz, los rayos x están gobernados por relaciones cuánticas en su interacción con la materia. Entonces podemos hablar de fotones o cuantos de rayos x, y la energía de un fotón de rayo x se relaciona con su frecuencia y su longitud de onda en la misma forma que los fotones de luz, E = hf = hc/l. Las longitudes de onda características de los rayos x son de 0.001 a 1 nm (10^-12 a 10^-9 m). Estas longitudes de onda pueden medirse con gran precisión mediante técnicas de difracción en cristales. La emisión de rayos x es lo inverso del efecto fotoeléctrico. En la emisión fotoeléctrica, hay una transformación de la energía de un fotón en energía cinética de un electrón; en la producción de rayos x hay una transformación de la energía cinética de un electrón en la energía de un fotón. Las relaciones de energía son parecidas. En la producción de rayos x a menudo se ignora la función trabajo del material que sirve de blanco, al igual que la energía cinética de los electrones “evaporados”, ya que esas energías son muy pequeñas con respecto a las demás que se manejan. En la emisión de los rayos x intervienen dos procesos distintos. En el primero, algunos electrones son frenados o detenidos por el blanco (el material golpeado por los electrones), y parte o toda su energía cinética se convierte en forma directa en un espectro continuo de fotones, incluyendo los rayos x. A este proceso se le llama bremsstrahlung (palabra alemana que significa “radiación de frenado”).

Rayos X La física clásica es totalmente incapaz de explicar por qué los rayos x que se emiten en el proceso de bremsstrahlung tienen una frecuencia máxima fmáx y una longitud de onda correspondiente mínima, lmín , y mucho menos puede predecir sus valores. Con los conceptos cuánticos, en cambio, es algo sencillo. Un electrón tiene la carga 2e, y gana energía cinética eVAC al acelerarse a través de un aumento de potencial VAC. El fotón más energético (el de máxima frecuencia y longitud de onda más corta) se produce cuando toda su energía cinética se emplea en producir el fotón; esto es

Videos https://www.youtube.com/watch?v=K0Obb7XUIfA https://www.youtube.com/watch?v=AyInW42QIm8

Referencias Fisica_General_-_Fisica_Universitaria_Vol_2__ed_12(Sears-Zemansky)