Атом и атомное ядро

ФОТОНЫ

Свет обладает корпускулярно – волновым дуализмом: при его распространении преобладают волновые свойства, а при взаимодействии с веществом (излучении и поглощении) – корпускулярные. Согласно квантовым представлениям свет – это поток частиц – фотонов, движущихся со скоростью света.

Характеристики фотона	Формулы
Энергия фотона
Масса фотона
Импульс фотона

Корпускулярно – волновой дуализм присущ не только свету, но и всем частицам вещества. Экспериментально обнаружены волновые свойства электронов, протонов, нейтронов.

У частицы, имеющей некоторую массу и движущейся со скоростью , можно определить длину волны (связь длины волны с импульсом, формула де Бройля).

Содержание

ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА ПО РАССЕИВАНИЮ - ЧАСТИЦ

Суть опыта	Результаты опыта	Выводы из опыта	Недостатки модели
Бомбардировка тонкой золотой фольги быстрыми частицами и определе-ние углов их рассеива-ния.	1) Большая часть частиц не испытывала ни каких отклонений или отклонялась на очень малые углы. 2) Некоторые частицы отклонялись на большие углы, близкие к 180^о.	1) Положительный заряд атома и почти вся его масса сконцентрированы в очень малой области объема атома – атомном ядре. 2) Размер ядра меньше размера атома в 10^5раз. 3) Резерфорд предположил, что электроны движутся вокруг ядра атома по орбитам, т.е. предложил планетарную (ядерную) модель атома.	С точки зрения классической физики электрон, двигаясь по орбите, обладает ускорении-м, поэтому его движение должно сопровождаться излучением, что приведет к потере энергии и падению электрона на ядро.

Устойчивость атомов объяснил Н. Бор.

КВАНТОВЫЕ ПОСТУЛАТЫ БОРА

1) Атом может находиться только в устойчивых стационарных (квантовых) состояниях, в которых он не излучает. Каждому стационарному состоянию соответствует определенная энергия .

2) Излучение света происходит при скачкообразном переходе атома из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией . Энергия излученного фотона равна . (Поглощение света происходит при скачкообразном переходе атома из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией . Энергия поглощенного фотона равна .)

Сколь угодно долго атом может находиться в основном состоянии (), из других, возбужденных состояний () атом самопроизвольно переходит в основное состояние с излучением фотонов.

СТРОЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА

Ядро атома состоит из нуклонов: положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов .

Ядро любого химического элемента записывается следующим образом: , где зарядовое число (число протонов в ядре, равное порядковому номеру химического элемента в таблице Менделеева, в нейтральном атоме число протонов равно числу электронов ); массовое число (число протонов и нейтронов в ядре, равное округленному до целого числа значению относительной атомной массы элемента). , где число протонов в ядре.

Удерживаются нуклоны в ядре благодаря действию короткодействующих зарядово-независимых ядерных сил.

Установлено, что масса ядра всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов: < .

- = дефект масс.

энергия связи атомного ядра.

Энергия связи – энергия, которая необходима для расщепления ядра на отдельные нуклоны, иначе

энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных нуклонов.

При вычислении энергии связи атомного ядра удобно пользоваться формулой: . Причем, массы протона, нейтрона и ядра необходимо брать в атомных единицах массы, результат получится в

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ – изменения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом. При ядерных реакциях выполняется закон сохранения заряда и массы:

,

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА НАПИСАНИЕ ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ

При бомбардировке изотопа бора нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается частица. Написать реакцию.

Решение:

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ВЫХОДОМ ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ называется разность энергий ядер и частиц до реакции, и после реакции. Если эта разность положительная, то реакция идет с выделением энергии, если отрицательная, то с поглощением энергии.

При решении задач на расчет энергетического выхода ядерной реакции удобно из суммы масс ядер до реакции вычесть сумму масс ядер после реакции и умножить на 931,5 .Масса ядер должна быть выражена в атомных единицах массы, результат получится в .

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВЫХОДА ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ

Какая энергия выделяется при термоядерной реакции ?

Решение:

Термоядерные реакции – реакции слияния легких ядер, происходящие при очень высокой температуре.

Радиоактивность -явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие, сопровождающееся излучением.

Состав излучения	Что из себя представляет	Свойства
излучение	Поток ядер гелия .	Обладает высокой ионизационной способностью, поглощается слоем бумаги толщиной около 0,1
излучение	Поток электронов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света .	Задерживается алюминиевой пластинкой толщиной в несколько миллиметров.
излучение	Высокочастотное электромагнитное излучение.	Обладает очень высокой проникающей способностью.

излучение сопутствует и распаду.

При и распаде выполняются законы сохранения заряда и массового числа:

распад: .

распад: .

ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА:

, где число нераспавшихся за время ядер; начальное число радиоактивных ядер; период полураспада – время, за которое распадается половина первоначального количества ядер. Закон справедлив для большого числа ядер.

Содержание

Дата добавления: 2014-11-16