Курс физики . Страница 432 (Добавлена 2012-05-26 21:14)
§ 260. Резонансное поглощение ?-излучения (эффект Мёссбауэра*)
Как уже указывалось, дискретный спектр ?-излучения обусловлен дискретностью энергетических уровней ядер атомов. Однако, как следует из соотношения неопределенностей (215.5), энергия возбужденных состояний ядра принимает значения в пределах ?E?h/?t, где ?t — время жизни ядра в возбужденном состоянии. Следовательно, чем меньше ?t, тем больше неопределенность энергии ?E возбужденного состояния. ?E=0 только для основного состояния стабильного ядра (для него ?t??). Неопределенность энергии квантово-механической системы (например, атома), обладающей дискретными уровнями энергии, определяет естественную ширину энергетического уровня (Г). Например, при времени жизни возбужденного состояния, равного 10–13 с, естественная ширина энергетического уровня примерно 10–2 эВ.
* Р. Мёссбауэр (р. 1929) ? немецкий физик.
Неопределенность энергии возбужденного состояния, обусловливаемая конечным временем жизни возбужденных состоянии ядра, приводит к немонохроматичности ?-излучения, испускаемого при переходе ядра из возбужденного состояния в основное. Эта немонохроматичность называется естественной шириной линии ?-излучения.
При прохождении ?-излучения в веществе помимо описанных выше (см. ? 259) процессов (фотоэффект, комптоновское рассеяние, образование электронно-позитронных пар) должны в принципе наблюдаться также резонансные эффекты. Если ядро облучить ?-квантами с энергией, равной разности одного из возбужденных и основного энергетических состояний ядра, то может иметь место резонансное поглощение ?-излучения ядрами: ядро поглощает ?-квант той же частоты, что и частота излучаемого ядром ?-кванта при переходе ядра из данного возбужденного состояния в основное.
Наблюдение резонансного поглощения ?-квантов ядрами считалось долгое время невозможным, так как при переходе ядра из возбужденного состояния с энергией Е в основное (его энергия принята равной нулю) излучаемый ?-квант имеет энергию Е? несколько меньшую, чем Е, из-за отдачи ядра в процессе излучения:
где Ея ? кинетическая энергия отдачи ядра. При возбуждении же ядра и переходе его из основного состояния в возбужденное с энергией Е ?-квант должен иметь энергию
где Ея ? энергия отдачи, которую ?-квант должен передать поглощающему ядру.
Таким образом, максимумы линий излучения и поглощения сдвинуты друг относительно друга на величину 2Ея (рис. 344). Используя закон сохранения импульса, согласно которому в рассмотренных процессах излучения и поглощения импульсы ?-кванта и ядра должны быть равны, получим
(260.
Предыдущая страница |
Следующая страница
|