题目

5. 特征 X 射线与荧光 X 射线的产生机理有何不同？某物质的 K 系荧光 X 射线波长是否等于它的 K 系特征 X 射线波长？

5. 特征 X 射线与荧光 X 射线的产生机理有何不同？某物质的 K 系荧光 X 射线波长是否等于它的 K 系特征 X 射线波长？

题目解答

答案

答：特征 X 射线与荧光 X 射线都是由激发态原子中的高能级电子向低能级跃迁时，多余能量以 X 射线的形式放出而形成的。不同的是：高能电子轰击使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是特征 X 射线；以 X 射线轰击，使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是荧光 X 射线。某物质的 K 系特征 X 射线与其 K 系荧光 X 射线具有相同波长。

解析

考查要点：本题主要考查特征X射线与荧光X射线的产生机理差异，以及同一元素K系X射线波长的关系。
核心思路：

  1. 产生机理：两种X射线均由原子能级跃迁产生，但激发原子进入激发态的机制不同。
  2. 波长关系：需明确两种X射线的波长是否相同，关键在于能级跃迁是否相同。
    破题关键：
  • 特征X射线由高能电子轰击原子核外电子引起；荧光X射线由X射线光子激发原子产生。
  • 波长相同：两种X射线均来自同一元素的K系能级跃迁，因此波长相同。

第（1）问：产生机理的不同

特征X射线的产生

  • 激发源：高能电子束直接轰击靶材原子。
  • 过程：高能电子使原子内层电子被击出，形成空位；外层电子跃迁填补空位，多余能量以X射线形式释放。

荧光X射线的产生

  • 激发源：入射X射线光子激发原子。
  • 过程：X射线光子被原子内层电子吸收，导致电子电离；外层电子跃迁填补空位，释放荧光X射线。

关键区别：特征X射线由电子束激发，荧光X射线由X射线光子激发。

第（2）问：K系X射线波长是否相等

波长决定因素

  • X射线波长由跃迁能级的能量差决定：$\lambda = \frac{hc}{\Delta E}$，其中$\Delta E$为能级差。
  • K系X射线：均来自原子K层（内层）电子跃迁，能级差相同。

结论：两种X射线的波长相同。