Le problème c'est que avec tes questions il y a sans doute des document ou quelque chose du genre et la tu donne uniquement les questions

C'est vrai ça. Surtout que le sujet est sympa ... Tu peux en mettre un peu plus?

Ba oui car ne serait-ce que la première question il ne s'agit pas d'une relation de cours mais sans doute d'une relation empirique à retrouver à partir des données de l'exercices.

Oui le voilà :

Document : Emission de rayons X par un atome

Les rayonnements X sont des rayonnements électromagnétiques de très courte longueur d'onde et donc très pénétrants. Pour produire des rayons X il faut extraire des électrons, les accélérer fortement et leur faire percuter un cible métallique. L'appareil de base représenté figure 1 porte le nom de tube de Coolidge.

Figure 1 : Emission d'électrons Auger par les atomes

Les électrons sont émis par un filament métallique porté à température élevée par un courant de chauffage If. Pour accélérer les électrons de l'électrode A vers la B, il faut appliquer une haute tension continue. L'électrode positive s'appelle anode, l'électrode négative cathode.
L'électrode émettrice de rayon X, à cause du bombardement des électrons est une électrode de tungstène.

On a représenté figure 2, le spectre d'émission du rayonnement X de cette électrode de tungstène.

Figure 2 : Emission d'électrons Auger par les atomes

On constate un spectre de raies constitué de quatre pics émergeant d'un fond continu. On se propose, à partir de nos connaissance en physique, de comprendre ce spectre et de le compléter.

Le diagramme des niveaux d'énergie du tungstène est représenté figure 3.

Figure 3 : Emission d'électrons Auger par les atomes

Un deuxième phénomène d'interaction existe lorsqu'un électron d'énergie cinétique Ec arrive au voisinage d'un noyau. Sa trajectoire est déviée (figure 4) par la force d'attraction électrostatique avec le noyau. Or les théories de Maxwell montrent que toute particule chargée accélérée rayonne de l'énergie. L'énergie émise sous forme de rayons X est prélevée sur l'énergie cinétique initiale Eci de l'électron qui poursuit sa trajectoire avec une énergie cinétique Ecf plus faible.

Figure 4 : Emission d'électrons Auger par les atomes

Questions :

A-Analyse du dispositif expérimental (figure 1):

1- Pourquoi est-il nécessaire de chauffer le métal pour qu'il émette des électrons ? Existe-t-il un autre moyen d'extraire des électrons d'un métal ? Lequel ?

2- Sur un schéma représenter les deux électrodes A et B de la figure 1 et indiquez le sens du champ électrique vecE pour que les électrons soient accélérés de gauche à droite. En déduire de A et B laquelle est l'anode, laquelle est la cathode.

3- L'ensemble est placé comme indiqué sur la figure 1, dans une enceinte de verre où règne un vide poussé. Pourquoi ce vide poussé est-il nécessaire à la bonne marche de l'appareil ?

B-Etude du spectre de raie (figure 2 et 3):

Lorsque des électrons très énergétiques arrivent sur un atome de la cible, ils peuvent lui arracher un électrons de la couche K. L'atome cible devient instable et un électron de la couche supérieure L vient prendre sa place. Cet électron laisse à son tour une place libre qui peut-être occupé par un électron des couches supérieures M et N. Nous avons représenté sur la figure les transitions possibles dans l'émission de photons X par le tungstène.

Le nombre quantique principal n des électrons dans les niveaux d'énergie K,L,M et N sont respectivement n=1,2,3,4. n est relié à l'énergie En de ces niveaux par la relation : En= -69/n², En étant exprimé en keV.

1- Calculer en keV les énergie des quatre premiers niveaux de l'atomes de tungstène.

2- L'énergie d'une particule de charge q en un point où le potentiel est V vaut Ep=qV.
Les électrons émis par les électrodes A de potentiel Va avec un vitesse sensiblement nulle arrivent à l'électrode B de potentiel Vb avec un vitesse v. On pose U=|Vb-Va|.

a) Démontrez que l'électron de masse m, arrive sur l'électrode B avec une vitesse v vérifiant l'équation : 1/2mv²=eU

b) Appliquation numérique : Calculez l'énergie cinétique de l'électron à son arrivée sur l'électrode B en eV ainsi que sa vitesse, pour un tension d'accélération U=80 kV.

Données : masse de l'électron m=9.1*10-31Kg
Charge élémentaire e=1.6*10-19C

c) Cette énergie est-elle suffisante pour extraire un électron de la couche K ? Justifiez.

3-a) Donnez la relation qui lie la fréquence de la radiation émise par un électron passant d'un niveau m d'énergie Em au niveau d'énergie En (Em>En)

b) Calculez les énergies des raies d'émission K, K,L,L de l'atome de tungstène. On exprimera ces énergies en électron volt.

c) Quelle est la longueur d'onde  de la raie L? Dans quel domaine de longueur d'onde se trouve cette raie ?

Donnée : constante de Planck h=6.632*10-34J.s

d) Reproduire sur votre copie le graphe de la figure 2 et placez sur ce dessin les raies d'émission K, K,L,L.
Reprendre ce graphe en portant en abscisse la longueur d'onde et positionnez qualitativement les raies.

4- Un photon X émis dans la transition K peut-il expulser un électron de la couche M ?
Si oui, calculez l'énergie cinétique d'éjection de cet électron.

Remarque : Un électron ainsi expulsé s'appelle électron de Auger. L'effet Auger existe avec le tungstène mais est négligeable.

C-Etude du spectre continu (figure 4):

1- Quelle est la relation liant Eci, Ecf et la fréquence u du photon de freinage ? Justifiez ce rayonnement peut-être continu.

2- Quelle est la longueur d'onde s de l'électron arrivant sur l'électrode B lorsque son énergie cinétique initiale est entièrement transférée en rayonnement de freinage ?

Cette longueur d'onde est-elle une valeur maximale ou minimale du spectre continu ? Positionnez le point correspondant sur le diagramme de la question B.3.c)