Chapitre 5.2-5.3 : Rayons X et effet Compton – Physique nucléaire

يتناول هذا الدرس موضوعين أساسيين في الفيزياء النووية هما الأشعة السينية وتأثير كومبتون. يبدأ بشرح نشأة الأشعة السينية الناتجة عن قذف الذرات بجسيمات ذات طاقة عالية تؤدي إلى اضطراب إلكترونات الطبقات الداخلية، ثم عودة الذرة إلى حالة الاستقرار مع إصدار فوتونات ذات طاقة كبيرة. يوضح الدرس طريقة إنتاج الأشعة السينية باستعمال أنبوب كوليدج، المكون من مهبط من التنغستن ومصعد أو مضاد مهبط يعمل كهدف للإلكترونات المسرعة.

يعرض المحتوى خصائص الأشعة السينية مثل قدرتها على تأيين الغازات، انتشارها في خطوط مستقيمة، واعتماد امتصاصها على سمك المادة والعدد الذري وطول موجة الحزمة. كما يشرح التحليل الطيفي للأشعة السينية من خلال العلاقة بين طاقة الإلكترونات الساقطة وطاقة الفوتونات المنبعثة، مع التطرق إلى الطول الموجي الأدنى وكفاءة الأنبوب وتحول جزء من الطاقة إلى حرارة تستوجب التبريد. يتناول كذلك انتقالات الإلكترونات وقواعد الاختيار الكمي التي تحدد خطوط الفلورة مثل Kα وKβ.

بعد ذلك يشرح الدرس تأثير أوغير، حيث يمكن لفوتون فلوري أن يسبب طرد إلكترون آخر من الذرة. ثم ينتقل إلى تأثير كومبتون، وهو تشتت فوتون كهرومغناطيسي بواسطة إلكترون، مع تطبيق مبدأي حفظ الطاقة وكمية الحركة لاشتقاق تغير الطول الموجي المرتبط بزاوية التشتت.

يمثل هذا المحتوى أساسا لفهم تفاعلات الإشعاع مع المادة، وهو مهم في تطبيقات التحليل الطيفي والتصوير الطبي والفيزياء الذرية. الخلاصة أن الدرس يربط بين البنية الإلكترونية للذرة وسلوك الإشعاعات الكهرومغناطيسية عالية الطاقة.