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--Clovisdsn 22h00min de 13 de setembro de 2009 (UTC)Clóvis, 19:00, 14 Setembro 2009

O efeito da difração também ocorre quando uma onda eletromagnética, cujo espectro está na faixa do "não visível", incide sobre um cristal cuja distância interplanar está na ordem de grandeza do comprimento de onda do Raio-X que é aproximadamente de 1 Angstron.

Como se produz o Raio-X?

Os Raios-X são gerados quando uma partícula de alta energia cinética é rapidamente desacelerada. O método mais utilizado para produção de Raio-X consiste em fazer com que um elétron de alta energia, produzido no cátodo de um tubo catódico, colida com um alvo metálico (ânodo), conforme figura abaixo.

A nível atômico, o elétron incidente penetra nas camadas atômicas e "arranca" um elétron de uma camada de alta energia produzindo uma vacância nessa camada tornando o átomo instável. A tendência de um átomo excitado é retornar ao seu estado de baixa energia e, para isso, um elétron de uma camada mais externa desloca-se para a camada de onde o elétron foi ejetado e ocupa a vacância. Nesse processo de deslocamento, o excesso de energia que o elétron que se deslocou para a camada de menor energia é liberada na forma de fóton de Raio-X. A energia desse fóton corresponde a diferênça entre as energias das duas camadas.

Estudos sobre geração de Raio-X mostram que ao aumentar a diferênça de potencial entre os terminais, aumenta-se a intensidade e a faixa de comprimentos de onda produzidos pelo tubo, como mostra a figura

Analisando os espectros observa-se que, voltagens mais altas produzem comprimentos de ondas com intensidades bem mais altas que são denominadas radiação característica do alvo. A grande faixa contínua do espéctro corresponde a emissão de fótons durante o processo de desaceleração e abrangem uma faixa de vários comprimentos de ondas.

Sendo a energia do fóton emitido a diferença de energia entre as duas camadas, a chamada energia $K \alpha$, que corresponde a energia do foton emitido quando um elétron se desloca da camada K para a camada L é uma energia característica de cada material. Como a energia para cada nível varia com o elemento atômico (alvo), cada tipo de alvo produz radiações características e em diferentes comprimentos de onda.

O Fenômeno da difração de Raio-X

O espalhamento e a consequente difração de Raios-X pode ser analisado considerando o espalhamento de Raios-X por um elétron. Esse espalhamento pode ser coerente ou incoerente. No espalhamento coerente, a onda espalhada tem direção definida, mesma fase e mesma energia em relação a onda incidente. No espalhamento incoerente, a onda espalhada não apresenta direção definida, não mantém a fase e nem a energia (é o chamado efeito Compton).

Quando duas ondas em fase incidem no átomo, pode acontecer a conformação mostrada na figura.

Para que haja uma interferência construtiva das ondas espalhadas é necessário que seja obedecida a condição:

$2 d \sin\theta = n\lambda\,$

onde $\theta$ é o ângulo de incidência. Essa equação é conhecida como Lei de Bragg.

Como é impossível saber se os elétrons do átomo estarão na conformação mostrada na figura acima, determinar como um átomo irá difratar um feixe de Raios-X é um processo probabilístico.

Experimento de Laue

Laue montou um esperimento em que um feixe de raios-X incidia em um cristal. Atrás do cristal foi posicionada uma chapa fotográfica. Verificando a chapa fotográfica, Laue observou que um padrão de difração havia sido transferido para a chapa, conforme figura abaixo:

A formação desses picos de difração está relacionada com a lei de Bragg, quando aplicada a existência de planos cristalinos. A figura abaixo mostra, geométricamente, o fenômeno onde o cristal é visualizado como sendo formado por planos de átomos.

Proposta Experimental

Montar o artefato abaixo e adotar o procedimento:

• Acelerar com diferênças de Potencial V de 6 a 10KV os elétrons emitidos por um filamento aquecido de modo que o feixe de elétrons, colimados pela fenda de um obturador e com energia cinética apropriada, incida sobre um filme fino de cristais de grafite.

• Medir a distância dos pontos em relação ao ponto central e determinar os 5 menores ângulos de difração.

$2 \theta = \arctan\frac{r} {d},$

• Determinar o comprimento de onda do feixe de elétrons para cada ângulo e obter o valor médio.

$\lambda = \frac{2 d \sin\theta} {n},$

• Repetir para Tensões de 6, 7, 8, 9, 10KV

• Fazer um gráfico de $log \lambda$ x $log V$ , ajustar uma reta e determinar a inclinação da reta.

• Comentar os resultados analisando os significados dos coeficientes angular e linear da reta.