RÖNTGENSTRAHLUNG (Bremsstrahlung & Charakteristische Strahlung) | Physik Tutorial
Studytiger - Physik & E-Technik
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Transkript (automatisch erstellt)

0:01 In diesem will ich mal die Röngenstrahlung erklären. ersten Vergrundinformation als Röngenstrahlung hat jetzt eine Wellenlänge Lambda
0:06 zwischen einem Nanometer ein Pikometer und eine Energie zwischen 5 kg Elektronvolt und 20 k 250 kg Elektronwolt
0:15 und wir können jetzt röngenstrahl unterscheiden einmal in Bremstrahlung und in charakteristische Strahlung und jetzt will ich mal hier erstmal hier
0:25 anhand der Rüngenröhre erklären, wie überhaupt Bremstrahlung und Charakterstrahlung entsteht und dann danach nach hier in den Abbildung mal
0:35 die Eigenschaften erklären von den beiden Stahlungsen und fang jetzt mal hier an. Also hier haben wir die Röngerühre jetzt hier mit einer
0:42 Glühwendel, die jetzt angeschlossen ist an der Heizspannung. Das heißt, wenn wir jetzt im ersten Schritt die Heizspannung aufdrehen, also eine gewisse Spannung
0:48 hier einstellen, dann entstehen jetzt Elektronen, gelangen jetzt aus der Heizwendel, aus der Knühwendel und dann haben wir jetzt hier noch
0:58 Elektronen, die jetzt angeschlossen sind an einer weiteren Spannungsquelle. Das jetzt unsere Beschleunigungsspannung und die sorgt jetzt dafür, dass die
1:05 Elektronen, die jetzt im ersten Schritt aus der Glühwendel gekommen sind, dass die jetzt beschleunigt werden. Und jetzt wenn wir die halt Beschleunigungsp
1:14 aufdrehen, dann werden jetzt die Elektronen beschleunigt werden dann immer schneller treffen jetzt hier auf das Annaterial und dann
1:22 passiert folgendes. Jetzt können wir uns ja vorstellen, wenn jetzt die Elektronen auf das Elektrommaterial prallen werden die ja dann abrupt abgebremst. und dann
1:32 Stichwort Bremsstrahlung dann durch die Abregung erhalten wir jetzt Bremsstrahlung und das ist mal hier dargestellt durch Photonen das ja jetzt
1:40 hier der so well Teilchenus also Licht oder auch Rundengstrahlung hat ja einmal dann Eigenschaften als Bälle dazu gleich mehr hat Eigenschaften als Bälle mit
1:48 einer gewissen Bellänge, aber auch Eigenschaften als Teilchen. Deswegen hier mal die Darstellung in solchen Photonen. Und jetzt will ich mal hier
1:57 auf die Abbildung eingehen. Fang jetzt mal hier bei der Abbildung an. Wir haben jetzt auf der X-Achse die Photonenergie, also die Energie der Photonen und auf
2:05 der Y-Achse die Intensität der Rüngenstrahlung. Und wir haben jetzt mal hier einfach nur exemplarisch mal drei Grafen jetzt für drei verschiedene
2:15 Beschleunungsspannung. Dazu habe ich jetzt einfach mal irgendwelche Werte genommen. Wir sehen hier im Blau haben 40 kV dann und dann hier für grün und
2:24 rot geringere Beschleuigungsspannung und deswegen das erste was wir sehen ist, dass je höher die Beschleunigungsspannung desto größer
2:32 insgesamt die Photonenergie, weil wir sehen hier im Blau für 40 kV endet die Photonenergie halt hier später bei 25 kV ist die höchste Energie schon hier.
2:44 Deswegen wir sehen, wir haben einmal bei höheren Beschleunigungsspannung eine höhere Energie und auch insgesamt eine höhere Intensität. Ist ja ist es
2:51 logisch, weil die kinetische Energie der Elektronen, die können wir jetzt mit der Vorbeschreiben UB mal E mit UB der Beschleuungsspannung. Das heißt, je
2:59 höher die Beschleunigungsspannung, desto höher die kinnetische Energie der Elektronen. Und jetzt wird ja die kinnetische Energie der Elektronen auf
3:07 die Photon übertragen und dann ist logisch, dass dann halt mit höher Bestellungspannung halt eben dann die Photonenergie auch höher ist und damit
3:16 auch die Intensität. das erste was wir sehen können. Und jetzt will ich mal oder das nächste die Spitzen hier dazu gleich mehr die Spitzen und auch hier
3:26 die Spitzen, das ist es durch die Charakteristrahlung bestimmt dazu gleich mehr. Jetzt will ich mal das Spektrum an sich erklären. Das heißt jetzt mal nehme
3:33 ich einfach mal irgendeine irgendeine Beschleunigungsspannung mal einfach mal hier die rote 25 kV betrachte mal dieses Spektrum hier. Das heißt das grüne und
3:42 blaue wollen wir jetzt mal nicht betrachten. Die Spitze wollen wir auch nicht betrachten. Das euch mehr. Das ist wohl einfach nur betrachten, wie es zu
3:47 diesem Speltrum kommt. Wir sehen jetzt, dass bei einer festen Beschleunigungsspannung jetzt hier dies Beispiel 25 kV, dass wir dann
3:58 entstehende Photon haben, also dass wir dann eine Röngenstrahlung haben, die entsteht mit verschiedenen Energien und verschiedene Intensitäten. Und das will
4:08 ich zu wissen und sich zu vergegenwärtigen, weil es könnte jetzt auch n könnte sich auch nahlend vorstellen,
4:16 dass jetzt wenn ich eine gewisse Beschleunigungsprung einstelle, dass ich dann auch Rollengenstrahlung mit einer Energie und einer Intensität bekomme und
4:28 dass ich dann, wenn ich noch mal eine höhere Beschungspell, dass ich dann natürlich jetzt könnte man denken, dass ich dann zwar eine höhere Energie und
4:36 höhere Intensität erhalte, Aber wichtig, bei einer festen Beschleunungsspannung erhalten wir als eine Photon als eine Röngenstrahlung mit verschiedenen
4:47 Energien und verschiedenen Intensitäten, was wir halt in diesem Spektrum sehen können. Und jetzt zu diesem Grafen hier jetzt auf der Y-Achse mit Intensität auf
4:56 der X-Achse jetzt die Welllänge und jetzt noch hier nur eine Abbildung mit einer Spannung dargestellt. Man könnte jetzt auch wieder verschiedene Grafen
5:05 machen. Das wäre z.B. könnte jetzt einfach mal wieder ub sein und dann ein anderer Graf würde jetzt
5:16 wieder mit Spitzen ungefähr natürlich jetzt nur bezeichnet würden so aussehen mit vielleicht das könnten ein 30 kV sein. Also das kann man dann auch wieder
5:27 hier machen. Hier jetzt einfach nur mal äh exemplarisch für eine Beschleunungspannung erklärt. Wir sehen jetzt für eine
5:34 Beschleunigungsspannung haben wir jetzt auch hier wieder ein Spektrum der Röngenstraaltung mit verschiedenen Wellen. Also wir sehen für eine
5:42 Beschleunungspannung haben wir Röngenstrahlung mit verschiedenen Energien, mit verschiedenen Intensitäten und auch mit verschiedenen Wellen. Die
5:48 Spitzen dazu gleich wieder mehr. Und jetzt ist hier noch wichtig die sogenannte Grenzwlänge. Das heißt, die kleinste Welllinge wä jetzt für 40 kV,
6:01 weil diese Stelle für unsere 30 kV haben wir gesagt wäre das dann diese Stelle, das jetzt die minimal mögliche Welllänge, das die
6:10 Grenzwell und die müsst ihr auch manchmal berechnen, des will ich sie hier kurz herleiten. Die ergibt sich jetzt daraus, dass
6:18 jetzt, dass wir jetzt sagen können, UB mal EB mal E hatten wir, das ja die chinische Energie der Elektronen. Jetzt ist so, die Photonenergie, die kann
6:29 maximal dieser chinischen Energie sein. Also es wird nicht immer 100% der kinetischen Energieelektronen auf die Photon übertragen, aber wenn im maximal
6:41 maximalfall, wenn die Zwich die ganze kinetische Energieelektron komplett auf die Photon übertragen wird, dann ist das unsere maximale Energie B mal E und
6:51 jetzt setzen wir diese gleich H* c durchein Lamb. dass einfach die Formel bei Lichtemission Lichtabsorption einfach
6:59 Energie gleich entweder H mal F oder Hal C Lambda einfach die Formel die bei Strahlung bei Lichtemission Lichtabsung gilt. Lambda halt die Welllänge jetzt
7:10 der Strahlung hier unser Ringstrahlung und die Formel stellen wir jetzt um nach Lambda G erhalten wir lamb g = H* C durch UB* E und jetzt wie gesagt UB* E
7:23 ist jetzt die maximal mögliche Energie, das heißt der maximal mögliche Nenner, das heißt unsere kleinste unsere kleinst mögliche Welllänge bei
7:35 bestimmter Beschleunigungsspannung. Und jetzt noch kleines Detail dazu. Wir sehen, je höher die Beschleunigungsspannung, desto kleiner
7:42 die Lambda G, die Grenzwä. Das heißt, je höher die Beschleunigungsspannung hier z.B. 40 kV, wir sehen desto kleiner die Grenzwänge hier. Geringere
7:52 Beschleunigungspannung, höhere Grenzblänge und jetzt noch ein kleines Teil dazu ist ja so Welling und Frequenz feilen sich konträr. Also es
8:01 gibt ja der Zwang Frequenz ist ja gleich C durch Lambda, also dann C 1 L. Das heißt, bei einer höheren
8:12 Beschleunigungsspannung ist jetzt die kleinste mögliche Wellänge und insgesamt dann die Welleng geringer, aber dadurch Frequenz ist ja das
8:24 eins durch deswegen die Frequenzen sind dann bei höheren Beschleunungsspung wie größer. Kann man sie allgemein merken, kann man sich merken, je höher die
8:30 Beschleunigungsspannung desto höher frequenter insgesamt das Rö die Röngestenreiung das Röngenspektrum. Das jetzt dazu. Jetzt will ich mal auf
8:39 die charakter charakteristischstrahlung eingehen, also auf die einzelnen Spitzen hier. Und das haben wir jetzt die entsteht jetzt, wenn die Stoßenergie der
8:49 Elektronen jetzt die Bindungsenergie der Atom im Anodenmaterial überschreitet. Weil wir können uns ja hier das Anodmaterial vorstellen aus verschiedene
8:59 Atomen, das steh aus aus Material mit verschiedenen Atomen. Jetzt hier mal das Atom exemplarisch mal dargestellt. Wenn jetzt die Stoßenergie halt eine gewisse
9:11 Schwelle überschreitet, dann passi kann folgendes passieren. Dann kann jetzt so ein Elektron jetzt hier ein Elektron, das ja das
9:22 Atommodell, wir haben ein wir haben ein Atom mit verschiedenen Schalen, in diesen Schalen befinden sich Elektronen. Jetzt kann so ein Elektron hier ein
9:30 Elektron aus der Schale dann entfernen. Das ist jetzt Ionisation. Das heißt, das Elektron schießt jetzt auf dies Elektron in dieser Schale einfach.
9:41 Das führt jetzt dazu, dass das Elektron jetzt entfernt wird. Also, das geht weg und das Elektron lagert sich jetzt nicht stattdessen hier
9:53 an, sondern geht auch weg. Also, wir haben einfach diesen Stoß. Das Elektron haut quasi dieses Elektron weg, geht selber auch weg. Es hinter bleibt ein
10:03 Loch. Das heißt, wen jetzt hier ein Loch jetzt ist ja die Theorie nach dem Atommodell, dass dann in diesem Fall ein Elektron aus der höheren Schale auf die
10:13 geringere Schale springen würde und dann Theorie nach dem Borschmodell, dass jetzt hier eine Lichtemission stattfindet und dann das könnte man noch
10:23 strengerum berechnen. Wir haben ja dann immer hier verschiedene Energieniveaus. Das wäre an der äußeren Schale das höchste Energieniveau. Hier haben wir
10:30 ein geringeres Energieniveau. Und jetzt, wenn dann in dem Fall eine Elektron von höheren Schale auf die geringe Schale springt, bedeutet das
10:38 können wir jetzt auch brechnen, die Energie, die jetzt frei wird, ist die Energie von höheren Schalle, die die kennt man minus die Energie auf die von
10:47 dieser Schalle kennt man. Es ergibt sich eine Energie und dann können wir jetzt diese Energie ein gleichsetzen mit der Formel, die wir
10:56 gerade schon schon beschrieben haben. Gleich h mal c durch lambda, damit erhalten wir, dann kommen wir auf die Welllänge. Das heißt, es ergibt sich
11:04 jetzt nicht speziell charakteristische Strahlung mit einer gewissen Welllänge können wir jetzt hier sehen. Das sind halt dann hier die Spitzen. Hier bei
11:13 verschiedenen Wellängen haben wir hal die Spitzen und die geben sich jetzt daraus. Hier gibt's verschiedene Möglichkeiten. Ist ja einmal möglich,
11:19 dass jetzt, wenn das Elektron rausgehauen wird, dann wird das Elektron von hier nach hier kommen. Es kann ja auch sein, dass jetzt das Elektron
11:25 rausgehauen wird, dann wird ein Elektron von der äußerst nach hier kommen. Dann erhalten wir halt verschiedene Energieemissionen
11:33 mit verschiedenen Wellenlängen. Deswegen auf dieser Weise könnten wir es doch glaube rechnen, aber das Prinzip sollte klar sein. und auch wie wie viele
11:42 Spitzen wir haben, wie hoch die Spitzen sind, das hängt jetzt auch noch ab, welches Elektronmaterial wir haben, also welches Atom wir haben. Deswegen aber
11:49 nur das Prinzip, wie diese Spitzen entstehen, ist halt damit erklärt. Und dann haben wir auch hier im Spektrum dann auch hier wieder diese Spitzen. Ja,
11:56 das noch eine bicht auch dazu und das war's dann zu diesem Video.