Difração de raio X

Universidade de São Paulo
Instituto de Física de São Carlos
Laboratório Avançado de Física

Espectro de Raios-X. Difração de Bragg.
Constante de Planck. Absorção.

I- Objetivos:
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Determinar o espectro de raios-X do Molibdênio.
Estudar quantitativamente a difração de Bragg usando uma rede cristalina.
Propriedades de absorção de raios-X em materiais.

Assuntos: Radiação contínua e característica de um espectro de raios-X, planos de um cristal, rede cristalina, comprimento de onda mínimo, e coeficiente de absorção do Alumínio

II- Introdução:
Esta série de experiências familiarizará o estudante com algumas experiências básicas da física moderna utilizando raios-X. Muitas relações da teoria quântica e atômica podem ser ilustradas de uma maneira mais simples com a ajuda dos raios-X do que usando com luz visível, e a interação dos raios-X com a matéria fica mais fácil de compreender, desde que consistem essencialmente de transições (fótons emitidos ou absorvidos) nas camadas eletrônicas internas dos átomos, depende portanto só do número atômico. Uma das grandes aplicações dos raios-X está na Física do Estado
Sólido, dentre outras áreas, onde são usados para estudar estruturas cristalinas e o interior de objetos opacos. Os raios-X, são radiações eletromagnéticas produzidas quando um feixe de elétrons colide contra um alvo, normalmente um ânodo maciço, sendo que a desaceleração dos elétrons traz como conseqüência a emissão de radiação.
Dentro de um tubo de raios-X, ver figura 1, os elétrons emitidos pelo cátodo quente possuem uma velocidade baixa, sendo acelerados por um potencial V mas atingem o ânodo com uma velocidade dada por (caso não-relativístico):
1
mv 2 = eV
2
Onde m é a massa, v é a velocidade e e a carga do elétron.

1

(1)

(b)

(a)

Figura 1: Tubo de Raios-X. (a) Esquemático. (b) Tubo a ser utilizado na prática.

O espectro eletromagnético emitido pelo ânodo é composto pela superposição de: (i) um