Законы Френеля. Вычисление результирующей амплитуды методом зон Френеля.

участки, на которые можно разбить поверхность световой (или звуковой) волны для вычисления результатов дифракции света (См. Дифракция света) (или звука). Впервые этот метод применил О. Френель в 1815—19. Суть метода такова. Пусть от светящейся точки Q (рис.) распространяется сферическая волна и требуется определить характеристики волнового процесса, вызванного ею в точке Р. Разделим поверхность волны S на кольцевые зоны; для этого проведём из точки Р сферы радиусами PO, Pa = PO + λ/2; Pb = Pa + λ/2, Pc = Pb + λ/2, (О — точка пересечения поверхности волны с линией PQ; λ — длина световой волны). Кольцеобразные участки поверхности волны, «вырезаемые» из неё этими сферами, и называется З. Ф. Волновой процесс в точке Р можно рассматривать как результат сложения колебаний, вызываемых в этой точке каждой З. Ф. в отдельности. Амплитуда таких колебаний медленно убывает с возрастанием номера зоны (отсчитываемого от точки О), а фазы колебаний, вызываемых в Р смежными зонами, противоположны. Поэтому волны, приходящие в Р от двух смежных зон, гасят друг друга, а действие зон, следующих через одну, складывается. Если волна распространяется, не встречая препятствий, то, как показывает расчёт, её действие (сумма воздействий всех З. Ф.) эквивалентно действию половины первой зоны. Если же при помощи экрана с прозрачными концентрическими участками выделить части волны, соответствующие, например, N нечётным зонам Френеля, то действие всех выделенных зон сложится и амплитуда колебаний Uнечёт в точке Р возрастёт в 2N раз, а интенсивность света в 4N2 раз, причём освещённость в точках, окружающих Р, уменьшится. То же получится при выделении только чётных зон, но фаза суммарной волны Uчёт будет иметь противоположный знак.

Такие зонные экраны (т. н. линзы Френеля) находят применение не только в оптике, но и в акустике и радиотехнике — в области достаточно малых длин волн, когда размеры линз получаются не слишком большими (сантиметровые радиоволны, ультразвуковые волны).

Метод З. Ф. позволяет быстро и наглядно составлять качественное, а иногда и довольно точное количественное представление о результате дифракции волн при различных сложных условиях их распространения. Он применяется поэтому не только в оптике, но и при изучении распространения радио- и звуковых волн для определения эффективной трассы «луча», идущего от передатчика к приёмнику; для выяснения того, будут ли при данных условиях играть роль дифракционные явления; для ориентировки в вопросах о направленности излучения, фокусировке волн и т.п.

Изотопы, изотоны, изобары, изомеры. Магические ядра.

Массовое число A равно сумме числа протонов Z и числа нейтронов N в атомном ядре;  A = Z + N.

Нуклиды – атомы с определенным числом протонов и нейтронов.

Изотопы – атомы с одинаковым Z, но разными N.

Изобары – атомы с одинаковым A, но разными Z.

Изотоны – атомы с одинаковым N, но разными A.

ИЗОТОПЫ В природе встречаются атомные ядра одного и того же химического элемента с одинаковыми зарядами (число Z), но с различными массовыми числами (число А). Английский ученый Ф.Содди предложил назвать такие ядра изотопами. Все изотопы одного и того же химического элемента стоят в одной клетке таблицы Менделеева.  Так как заряды ядра изотопов одного химического элемента одинаковы, они имеют одинаковое строение электронных оболочек, и следовательно, обладают одинаковыми химическими свойствами.  Из-за разного числа нейтронов ядра различных изотопов одного и того же химического элемента обладают разными массами и могут отличаться по физическим свойствам, например, по способности к радиоактивному распаду. Изотопы могут быть не только у радиоактивных веществ.  Исследования показали, что изотопы имеются у всех химических элементов. Так у кислорода - 3 стабильных изотопа, у свинца - 10, у урана - 8 (и все они нестабильны).  В природе изотопы перемешаны: например, в 1 г вещества могут присутствовать одновременно  атомы этого элемента с разной массой ядра, т.е. различные изотопы. У изотопов массовые числа представляют собой целые числа. А в таблице Менделеева  массовое число  химического элемента является дробным, т.к. это среднеарифметическое значение массовых чисел всех изотопов данного химического элем.Изотопы бывают устойчивые (стабильные) и неустойчивые (радиоактивные), т. е. самопроизвольно распадающиеся с течением времени. У 92 элементов таблицы Менделеева к настоящему времени обнаружено более 250 устойчивых изотопов, более 50 естественных и более 1000 искусственных радиоактивных изотопов!

Возможность примешивать к обычным химическим элементам их радиоактивных близнецов открыла широкую дорогу для применения таких непрерывно сигнализирующих о своем присутствии веществ в научных исследованиях, особенно в биологии, медицине, в общей и органической химии, а также в технике и промышленности.

Изото́ны (от др.-греч. ισος — «равный», «одинаковый», и τόπος — «место», с заменой в последнем слове «п» на «н») — нуклиды, имеющие одинаковое количество нейтронов, но различающиеся по числу протонов в ядре. Примером изотонов могут служить нуклиды ¹⁵₇N, ¹⁴₆C, имеющие по 8 нейтронов.

Название «изотон» было придумано^[кем?] на основе слова «изотоп», путём замены «п» (протон) на «н» (нейтрон).^[1]

ИЗОМЕРЫ - молекулы или ионы, имеющие одинаковые состав и молекулярную массу, но различающиеся строением или расположением атомов в пространстве\

Изоба́ры (в ед.ч. изоба́р; др.-греч. ἴσος (isos) — «одинаковый» + βάρος (baros) — «вес») — нуклиды разных элементов, имеющие одинаковое массовое число; например, изобарами являются ⁴⁰Ar, ⁴⁰K, ⁴⁰Ca. Хотя массовое число (т. е. число нуклонов) A = N + Z в ядрах-изобарах одинаково, числа протонов Z и нейтронов Nразличаются:  ,  . Совокупность изотопов с одинаковым A, но разным Z называют изобарической цепочкой. В то время как массовое число изобаров одинаково, их атомные массы совпадают лишь приближённо. Зависимость атомной массы (или избытка массы) от Z в изобарической цепочке показывает направление возможных бета-распадов. Эта зависимость в первом приближении представляет собой параболу (см. формула Вайцзеккера) — сечение долины стабильности плоскостью A = const.

МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА - атомные ядра, в к-рых число нейтронов N или (и) число протонов Z равно одному из т. н. магич. чисел: 2, 8, 20, 50, 82 и N=126. M. я. отличаются среди др. ядер повышенной устойчивостью, большей распространённостью в природе и др. особенностями. Напр., при переходе через магич. число наблюдается уменьшение энергии отрыва нуклона от ядра. Магич. числа соответствуют наиб. выраженным максимумам распространённости ядер. Ядра с магич. N и Z наз. дважды магическими. К ним относятся   Менее отчётливо выражены максимумы, соответствующие N=28, Z=28, 38, 40. Это   Есть основания считать магич. числом Z=64 (не общепринято). Ядра с магич. Nи немагич. Z (или наоборот) иногда наз. полумагическими.

В зависимости энергии связи   ядра от N и Z магич. числам соответствуют особенности. Однако эти особенности заметны только после выделения из полной энергии связи плавной части, описываемой капельной моделью ядра. Остаток (т. н. оболочечная поправка) очень мал (~1-2%), но именно он и испытывает резкие скачки вблизи магич. N и Z (рис. 1). Более отчётливо магичность ядер проявляется в энергиях отделения нейтрона (рис. 2):

и протона:

Существование М. я. послужило одним из доводов в пользу простейшей оболочечной модели ядра, согласно k-рой нуклоны в ядре движутся независимо в ср. поле, создаваемом др. нуклонами. При этом оболочечная структура ядра в основном определяется системой одночастичных уровней (подоболочек) в этом поле. В сферич. ядре из-за центр. симметрии ср. поля одночастичные уровни (2j+1) раз кратко вырождены, где i - полный угловой момент нуклона. Нуклоны данного сорта последовательно заполняют подоболочки. Магич. числа связаны с существованием в спектрах одночастичных состояний зазоров, намного превышающих ср. расстояние между подоболочками (матовые просветы). В М. я. все уровни ниже матового просвета заполнены. Большая энергетическая щель между заполненными и свободными уровнями и обуславливает повышенную устойчивость М. я.