Номер 73.11, страница 249 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 73. Радиоактивный распад. Глава 10. Квантовые явления - номер 73.11, страница 249.

73.11[н]

В каком случае атом испускает квант $\gamma$-излучения?

рентгеновского излучения?

В каком случае атом испускает квант γ-излучения?
Квант γ-излучения (гамма-квант) испускается не электронами атома, а его атомным ядром. Этот процесс происходит, когда ядро переходит из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией (чаще всего, в основное состояние).
Атомное ядро может оказаться в возбужденном состоянии в результате различных ядерных процессов, например, после альфа- или бета-распада, когда дочернее ядро образуется не в основном, а в возбужденном состоянии. Также ядро может быть возбуждено в ходе ядерной реакции, например, при захвате нейтрона.
Переход ядра из возбужденного состояния с энергией $E_i$ в состояние с меньшей энергией $E_f$ сопровождается испусканием гамма-кванта. Энергия этого кванта в точности равна разности энергий этих состояний: $E_\gamma = E_i - E_f$.
Поскольку энергетические уровни ядра дискретны и характерны для каждого нуклида, спектр γ-излучения является линейчатым. Этот процесс не изменяет состав ядра (число протонов и нейтронов остается прежним), изменяется только его внутренняя энергия.

Ответ: Атом испускает квант γ-излучения при переходе его атомного ядра из возбужденного состояния в состояние с более низкой энергией.

В каком случае атом испускает квант рентгеновского излучения?
В отличие от γ-излучения, испускание квантов рентгеновского излучения связано с процессами в электронной оболочке атома. Существует два основных механизма генерации рентгеновских лучей.
1. Характеристическое рентгеновское излучение. Оно возникает, когда в результате внешнего воздействия (например, бомбардировки быстрыми электронами или поглощения фотона высокой энергии) из атома выбивается электрон с одной из внутренних оболочек (например, K- или L-оболочки). На образовавшееся вакантное место перескакивает электрон с одной из внешних, более высоких по энергии, оболочек. При таком переходе электрона с энергетического уровня $E_i$ на более низкий уровень $E_f$ испускается фотон, энергия которого равна разности энергий этих уровней: $E_X = E_i - E_f$. Так как разность энергий между внутренними оболочками значительна, энергия фотона попадает в рентгеновский диапазон. Спектр такого излучения является линейчатым и уникален для каждого химического элемента.
2. Тормозное рентгеновское излучение. Оно генерируется при резком замедлении быстрых заряженных частиц (например, электронов), пролетающих вблизи атомных ядер. Взаимодействие с сильным электрическим полем ядра заставляет частицу изменять траекторию и терять кинетическую энергию, которая излучается в виде рентгеновских фотонов. Этот механизм создает рентгеновское излучение с непрерывным спектром энергий.
Вопрос подразумевает излучение именно атомом, поэтому наиболее корректно говорить о характеристическом излучении.

Ответ: Атом испускает квант характеристического рентгеновского излучения, когда электрон с одной из внешних электронных оболочек переходит на вакантное место во внутренней оболочке, энергия связи которой больше.