习题十下半部分.docx

X射线是怎样产生的？它有哪些基本性质？答: X射线是一种比紫外线波长更短的电磁波，波长在10 -3 nm～10nm之间，是能量很大的光子流。由于它的光子能量很大，除了具有电磁波的共同性质之外，还有以下基本性质:电离作用、荧光作用、光化学作用、生物效应、贯穿本领。在X射线衍射实验中，一波长为 0.084 nm 的单色X射线，以 30o的掠射角射到某晶体上，出现第三级反射极大，求该晶体的晶格常数。解: 已知，，即，，则由布拉格方程可得，晶格常数为3.若X射线管管电压为50kV,（1)求连续X射线谱最短波长λmin为多少？（2)从阴极发射的电子（初速度为0)到达阳极靶时的速度为多大？ （1）已知管电压U=50kV，则其X射线的最短波长为（2）再求电子到达阳极靶的速度，因为最短波长的X光子能量hν等于电子到达阳极靶时的动能，即，由此可得电子到达阳极靶的速度为 4.设某X射线连续谱的短波极限为0.1nm，求加于X射线管的管电压。（12.42kV）解：设密度为 3 g·cm-3 的物质对某X射线的质量吸收系数为 0.03 cm2·g-1 ，求放射线束穿过厚度为1cm 、10cm 、100cm 的吸收层后的强度为原入射强度的百分数。解: 已知物质的密度为3g·cm -3 ，质量吸收系数为，则该物质对X射线的线性吸收系数μ为。设入射线的强度为，出射线的强度为，它们之间有以下关系。当x=1cm时，并将μ=0.09cm -1 代入上式，可得X射线穿过1cm后射出与射入的X射线强度之比为同理，可分别得x=10cm，x=100cm时，射出与射入强度的百分数约为40.6%和0.012%。对波长为 0.154 nm 的X射线，铝的吸收系数为 132 cm-1 ，铅的吸收系数为 2610 cm-1 ，要得到与1mm 厚的铅层相同的防护效果，铝板的厚度应为多大?解: 已知铅的吸收系数，厚度，铝的；设铝的厚度为，入射线的强度均为，为铝板的出射强度，为铅板的出射强度，根据吸收定律可得因为要求得到相同的防护效果，即它们的出射线的强度应相等，，所以从上面两式可以得到，-132x=261解之得，即要获得相同的防护效果，铝板的厚度应为1.98cm。要把氦离子从n = 1 态激发到 n = 2 态需要约 41 eV 的能量，但把氦原子的一个电子从 n = 1 态激发到 n = 2 态却只要 21 eV 的能量，试解释其原因。答：在氦原子中有两个核外电子，其价电子由于受到另一个电子的屏蔽，它基本上只受到原子核的一个正电荷+e的作用。而在氦离子中则只有一个电子，它受到原子核的两个正电荷+2e的作用，其大小约为原子情况的两倍，所以同样是从n=1态激发到n=2态，所需要的能量约是原子时的2倍（原子为21eV，离子则为41eV）。什么是激光？产生激光应满足什么条件？激光是由受激辐射而获得的相干光。工作物质、泵浦源和光学谐振腔是产生激光的三大要素。将具有亚稳态能级的工作物质置于光学谐振腔内，通过泵浦源将工作物质的原子激发到较高能级的激发态，在很短的时间内，原子从较高能级的激发态过渡到亚稳态，使亚稳态的粒子数目大大增加，从而在亚稳态与基态（或比亚稳态更低的能级）之间实现粒子数反转分布。如果处于亚稳态能级的某个原子自发跃迁到低能级而辐射出光子，且沿着光学谐振腔轴线方向在腔内传播，它作为扰动光子在途中使处于亚稳态的原子发生受激辐射，产生一个特性完全相同的新光子，这两个光子继续沿轴线方向运动，使其他处于亚稳态的原子产生受激辐射，使光子数进一步增加。光子在光学谐振腔内来回传播形成光振荡使光强不断加强，部分光子从部分反射端面射出形成激光束。激光有哪些主要特性和生物效应？激光在医学上有哪些主要应用？答：主要特性：单色性强，高亮度，方向性好，相干性强生物效应：热作用，压强作用，光化学作用，电磁场作用，生物刺激作用。医学上的主要应用：光凝固作用：光能转化为热能使细胞内水分蒸发，组织蛋白凝固。烧灼：中等能量，一般适用于浅表肿瘤治疗。气化：组织高热而气化，用于切割组织称“光刀”。散焦照射：括束器，使局部组织充血，反射性引起深部组织血运增加，加快新陈代谢，从而产生消炎镇痛作用。光敏疗法：先用光敏剂，是肿瘤细胞致敏，再用激光照射，观察肿瘤的荧光来诊断和治疗肿瘤。10.某一原子具有如下的能态：- 13.2 eV （基态），- 11.1 eV ，- 10.6 eV，- 9.8 eV ，其中只有- 11.1eV能态有激光作用，- 10.6eV 能态主要是向 - 11.1eV 态跃迁，- 9.8eV 主要向基态跃迁，如果以这种原子作激光器的工作物质，问应该用多大波长的光激励这一激光器才合适？发射的激光波长是多少？解: ①为产生激光，应将处于基态的工作物质的原子激励到能量为-10.6eV的激发态，再过渡到-11.1eV