Exercise:
In einem Experiment soll auf der Basis der Gesetze der Bragg-Reflexion mittels des Drehkristallverfahrens das Emissionsspektrum einer Röntgenröhre aufgenommen werden. Die Röntgenröhre hat eine Molybdän-Anode. abcliste abc Beschreiben Sie wie sich Röntgenstrahlen erzeugen lassen. abc Erläutern Sie wie man mit Hilfe der Drehkristallmethode ein Röntgenspektrum aufnehmen kann. Erklären Sie dazu die physikalischen Grundlagen und leiten Sie die Bragg`sche Reflexionsgleichung n lamdad sinalpha her. abc Skizzieren Sie das typische Aussehen eines Röntgespektrums und erläutern Sie das Zustandekommen des Kurvenverlaufs. abc Begründen Sie ob und warum das Röntgenspektrum - und damit die Entstehung von Röntgenstrahlung - nur mit Hilfe der Gesetzmäßigkeiten der Quantenphysik erklärt werden kann. abcliste

Solution:
abcliste abc Die durch den glühelektrischen Effekt freigesetzten Elektronen werden durch eine Hochspannung beschleunigt und erhalten dabei die Energie W_kinfracmv^eU.Elektronen treffen auf die Metallanode hier Molybdän und werden abgebremst. Dabei regen sie durch Stoßprozesse Elektronen des Anodenmaterial an; die Energie der Elektronen wird z.T. in Röntgenstrahlen umgewandelt. abc graphic includegraphicswidth.textwidth#image_path:drehkristall# graphic Röntgenstrahlen werden am Kristall nur reflektiert wenn die Bragg`sche Beziehung erfüllt ist: graphic includegraphicswidth.textwidth#image_path:bragg# graphic Zählrohr misst die Impulse in Abhängigkeit vom Glanzwinkel; abc Emissionsspektrum skizieren bei dem deutlich Brems- und charakteristisches Spektrum zu erkennen ist;bf Entstehung des Bremsspektrums:Elektronen werden nach der Anode von diversen Atomem abgelenkt und abgebrenst; bei jedem Bremsprozess wird ein Teil der kinetischen Energie in Strahlungsernergie umgesetzt:Photonen entstehen die alle möglichen Werte zwischen Null und eU annehmen können:Das energiereichste Photon entsteht dabei wenn das Elektron in einem einzigem Bremsprozess seine gesamte Energie abgibt:lambdafrachceU bf Entstehung des charakteristischen Spektrums: Elektron stößt her der Anonde derart auf ein Atom dass aus dessen innerer Schale ein Elektron herausgelöst wirdDie Lücke wird durch ein Elektron aus einer höheren Schale aufgefülltQuantensprung des Elektrons bewirkt Emission eines Photons mit charakteristischer Wellenlänge abc Existenz von Grenzwellenlänge nur durch vollständige Abgabe der Energie eines einzigen Elektrons zu erklären;nicht möglich dass mehrere Elektronen ein einzelnes Photon mit dieser hohen Energie erzeugen;Das Auftreten z.B. der K_alphaund K_beta Strahlung nur quantenphysikalisch erklärbar Bohr abcliste