Лазеры - генераторы и усилители света

Лазеры - это генераторы и усилители когерентного излучения в оптическом диапазоне, действие которых основано на индуцированном (вызванном полем световой волны) излучении квантовых систем - атомов, ионов, молекул, находящихся в состояниях, существенно отличных от термодинамического равновесия. Лазеры, как и мазеры, генераторы и усилители СВЧ диапазона, называют еще квантовыми генераторами (усилителями), поскольку поведение участвующих в их работе частиц описывается законами квантовой механики.

Принципиальным отличием лазеров от всех других источников света (тепловых, газоразрядных и др.), представляющих собой по сути дела источники оптического шума, является высокая степень когерентности лазерного излучения. С созданием лазеров в оптическом диапазоне появились источники излучения, аналогичные привычным в радиодиапазоне генераторам когерентных сигналов, способные успешно использоваться для целей связи и передачи информации, а по многим своим свойствам - направленности излучения, полосе передаваемых частот, низкому уровню шумов, концентрации энергии во времени и т.д. - превосходящие классические устройства радиодиапазона.
51. Эффект Мёсбауэра.

Эффект Мёссбауэра — это резонансное испускание и поглощение гамма-лучей без отдачи. Имеет существенно квантовую природу и наблюдается при изучении кристаллических, аморфных и порошковых образцов, содержащих один из 87 изотопов 46 элементов.

Метод ядерного гамма-резонанса используется в физическом материаловедении, химии, минералогии и биологии (например, при анализе свойств Fe-содержащих групп в белках). Эффект поглощения излучения усиливают путём обогащения образца мёссбауэровскими изотопами, повышая, например, содержание 57Fe в пище подопытных животных. В минералогии эффект Мёссбаура применяется главным образом для определения структурного положения ионов Fe и определения степени окисления железа.

52. Состав атомного ядра.

А́томное ядро́ — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса (более 99,9 %). Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому относится атом.

Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. Протон и нейтрон обладают собственным моментом количества движения (спином), равным

и связанным с ним магнитным моментом.

Символическое обозначение ядра атома:

А- число нуклонов, т.е. протонов + нейтронов (или атомная масса)

Z- число протонов (равно числу электронов)

N- число нейтронов (или атомный номер) (N = A – Z)
53. Характеристика атомного ядра.

Основными величинами, характеризирующими атомное ядро, являются зарядное Z и массовое А числа. Число Z равно количеству протонов в ядре и определяет его электрический заряд Ze. Его так же называют атомным номером. Массовое число А определяет число нуклонов в ядре. Число же нейтронов в ядре N = A – Z.

Символически эти характеристики ядра обозначают так:

где под Х имеется в виду химический символ элемента, которому принадлежит данное ядро, например и т.д. Поскольку Z определяется местом элемента в периодической системе, число Z в символическом обозначении часто не указывают.

В соответствии с общепринятой терминологией конкретные атомы с данным числом протонов и нейтронов в ядре принято называть нуклидами. Нуклиды с одинаковым числом протонов называют изотопами.

Атомы изотопов обладают практически очень близкими физико-химическими свойствами. Это связано с тем, что на строение электронной оболочки атома ядро влияет в основном только своим электрическим полем. У изотопов же эти поля одинаковы, за исключением некоторых случаев.

У разных атомов число изотопов различно, среди них имеются стабильные и радиоактивные.
54. Энергия связи ядра.

Энергия, которую надо затратить, чтобы, преодолев ядерные силы, расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи атомного ядра. Как следует из закона сохранения энергии, если ядро образуется из отдельных нуклонов, то энергия связи ядра в момент его формирования выделяется в виде излучения.
Из закона взаимосвязи массы и энергии следует, что

Е_св=Dm·c²

где Dm-дефект массы ядра.

Что такое дефект массы? Рассчитаем суммарную массу покоя нуклонов, входящих в ядро какого-либо элемента:

(Z·m_p+(A-Z)·m_n).

Сравним получившееся число с массой ядра M_я. Оказалось, что для всех элементов таблицы Менделеева масса ядра меньше суммарной массы частиц, входящих в состав ядра. Разница этих значений и называется дефектом массы:

Dm=Z·m_p+(A-Z)·m_n-M_я

Итак, формула, по которой можно вычислить энергию связи, имеет вид:

Е_св=(Z·m_p+(A-Z)·m_n-M_я)·c²

Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи:

dЕ=DЕ/А

Удельная энергия связи равна энергии, которую необходимо затратить. чтобы удалить из ядра 1 нуклон. Вычисление dЕ проведены для всех химических элементов.

Дата добавления: 2014-12-16