FyzWeb  články
Duha z rentgenových paprsků2007-01-20 

Už v roce 1670 demonstroval Isaac Newton, že je sluneční světlo složeno z barevných složek. Dokázal to tak, že poslal pečlivě soustředěný (kolimovaný) paprsek slunečního světla do hranolu, který světlo rozložil do světelného spektra (duhy). Dále I. Newton ukázal, že světlo jedné určité barvy se už dále hranolem nerozkládá a že je tedy jakousi základní stavební jednotkou původně složeného bílého slunečního světla.

V současné době fyzikové v laboratoři Argonne National Lab rozložili do spektra (duhy) také svazek rentgenových paprsků (paprsků X). Rentgenové paprsky patří spolu se světlem a dalšími mezi elektromagnetické záření, ale rentgenové paprsky mají větší energii než světelné.

Docílit odrazu rentgenových paprsků od povrchu těles je obtížné, protože jejich vlnová délka je zhruba 10 000krát menší než vlnová délka světla. Odraz pod úhlem pouze několika desetin stupně (měřeno od povrchu) je normálně možný a rentgenové paprsky se potom velmi málo rozkládají na jednotlivé složky spektra (u světla bychom řekli „jednotlivé barvy“).

Nicméně jiný fenomén, Braggova difrakce (neboli ohyb), poskytne rozptyl rentgenových paprsků na krystalu pod velkými úhly; v tomto případě se rentgenové paprsky rozptýlí nejen na horní vrstvě atomů krystalu, ale také na mnoha dalších atomárních rovinách. Kromě toho, pokud atomární roviny nejsou rovnoběžné s povrchem krystalu, tak difraktovaný rentgenový svazek bude rozložen spektrálně (do duhy) na řadu vlnových délek (tj. „barev“).

Při experimentu v Argonne National Lab byl dopadající rentgenový paprsek tvořen fotony o energii 9 keV s úhlovou šířkou jen asi 1 µrad (tj. asi 0,2 úhlové sekundy). Tento paprsek byl zpětně rozptýlen a rozložen do rentgenového spektra (duhy) s úhlovým rozšířením 230 µrad.

Yuri Shvyďko, fyzik z Argonne, říká, že jeho duha sice není právě novinkou, ale že bude mít mnoho praktických aplikací v rentgenové optice. Ta se zabývá mimo jiné zhušťováním pulzů rentgenového záření v čase a rozvojem rentgenových monochromátorů (které modelují rentgenový paprsek určité přesné vlnové délky, barvy). Dále bude možné vyrábět rentgenové spektrometry s mnohem větší rozlišovací schopností.


(a) Bílé světlo (soubor elektromagnetického záření viditelných vlnových délek) je disperzním hranolem rozloženo do jednotlivých barevných složek.
(b) Svazek rentgenových paprsků je rozložen na „rentgenové barvy“, nyní ovšem Braggovou difrakcí, která se odehrává na atomárních rovinách svírajících s povrchem krystalu určitý úhel.

Zdroj: Shvyd'ko et al., Physical Review Letters, December 8, 2006.

Přeložil a upravil Mgr. Vojtěch Žák, PhD.





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: