Ефéкт Мессбáуера — фізичне явище резонансного поглинання гамма-випромінювання атомів у твердому тілі. Ефект названо на честь Рудольфа Мессбауера, який у 1957 розробив метод спостереження резонансного поглинання. Використовується для вивчення енергетичних рівнів атомного ядра.
Фізична природа явища
Ядро ізольованого атома не поглинає гамма-кванти тієї ж енергії, що й випромінює. Причина цього в тому, що при великій енергії фотона не можна нехтувати втратою енергії на віддачу ядра. Випромінюючи гамма-квант, ядро згідно із законом збереження імпульсу повинно рухатися в протилежному напрямку. Поглинаючи гамма-квант, ядро вбирає в себе його імпульс і рухається в тому ж напрямку. В оптичному діапазоні енергія віддачі маленька, і атоми зазвичай поглинають на тій же частоті, що й випромінюють.
Втрата енергії на віддачу дорівнює
- ,
де — втрата енергії, — енергія гамма-кванта, — маса ядра, c — швидкість світла у вакуумі. Видно, що втрати обернено-пропорційні масі ядра.
Ідея експерименту Мессбауера в тому, щоб використати тверде тіло замість ізольованого атома. В твердому тілі, наприклад, кристалі, завдяки квантовим явищам, рух атомів набуває колективного характеру. Енергія віддачі передається не окремим атомам, а коливанням усього кристалу — фононам. Як наслідок, маса, яка отримує віддачу, значно зростає, зменшуючи втрати енергії. Таким чином стає можливим поглинання ядром гамма-кванту, який утворився в результаті випромінювання ідентичного ядра.
Невелику різницю в енергіях, що залишається навіть при колективній віддачі, можна компенсувати завдяки ефекту Доплера, пересуваючи джерело й випромінювач один щодо одного з невеликою швидкістю. Мессбауерівські спектри зазвичай приводяться в залежності від цієї швидкості.
Використання
Мессбауерівська спектроскопія є одним із методів матеріалознавства, тонким інструментом, який дозволяє визначити хімічні характеристики оточення радіоактивних атомів. Найчастіше вона використовує ядра 57Fe.
Література
- Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — .
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Efekt Messbauera fizichne yavishe rezonansnogo poglinannya gamma viprominyuvannya atomiv u tverdomu tili Efekt nazvano na chest Rudolfa Messbauera yakij u 1957 rozrobiv metod sposterezhennya rezonansnogo poglinannya Vikoristovuyetsya dlya vivchennya energetichnih rivniv atomnogo yadra Fizichna priroda yavishaYadro izolovanogo atoma ne poglinaye gamma kvanti tiyeyi zh energiyi sho j viprominyuye Prichina cogo v tomu sho pri velikij energiyi fotona ne mozhna nehtuvati vtratoyu energiyi na viddachu yadra Viprominyuyuchi gamma kvant yadro zgidno iz zakonom zberezhennya impulsu povinno ruhatisya v protilezhnomu napryamku Poglinayuchi gamma kvant yadro vbiraye v sebe jogo impuls i ruhayetsya v tomu zh napryamku V optichnomu diapazoni energiya viddachi malenka i atomi zazvichaj poglinayut na tij zhe chastoti sho j viprominyuyut Vtrata energiyi na viddachu dorivnyuye E R E g 2 2 M c 2 displaystyle E R frac E gamma 2 2Mc 2 de E R displaystyle E R vtrata energiyi E g displaystyle E gamma energiya gamma kvanta M displaystyle M masa yadra c shvidkist svitla u vakuumi Vidno sho vtrati oberneno proporcijni masi yadra Ideya eksperimentu Messbauera v tomu shob vikoristati tverde tilo zamist izolovanogo atoma V tverdomu tili napriklad kristali zavdyaki kvantovim yavisham ruh atomiv nabuvaye kolektivnogo harakteru Energiya viddachi peredayetsya ne okremim atomam a kolivannyam usogo kristalu fononam Yak naslidok masa yaka otrimuye viddachu znachno zrostaye zmenshuyuchi vtrati energiyi Takim chinom staye mozhlivim poglinannya yadrom gamma kvantu yakij utvorivsya v rezultati viprominyuvannya identichnogo yadra Neveliku riznicyu v energiyah sho zalishayetsya navit pri kolektivnij viddachi mozhna kompensuvati zavdyaki efektu Doplera peresuvayuchi dzherelo j viprominyuvach odin shodo odnogo z nevelikoyu shvidkistyu Messbauerivski spektri zazvichaj privodyatsya v zalezhnosti vid ciyeyi shvidkosti VikoristannyaMessbauerivska spektroskopiya ye odnim iz metodiv materialoznavstva tonkim instrumentom yakij dozvolyaye viznachiti himichni harakteristiki otochennya radioaktivnih atomiv Najchastishe vona vikoristovuye yadra 57Fe LiteraturaGlosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0