
- •Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны.
- •Распределение электронов по энергетическим уровням атома. Периодическая система элементов Менделеева.
- •Рентгеновские спектры.
- •Вынужденное излучение. Лазеры.
- •Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц. Заряд, размеры и состав атомного ядра. Массовое и зарядовое число.
- •Энергия связи и масса ядра. Спин и магнитный момент.
- •Ядерные силы. Модели ядра.
- •Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. Правило смещения.
- •Ядерные реакции и их основные типы.
- •Типы взаимодействия элементарных частиц.
- •Частицы и античастицы.
- •Классификация элементарных частиц.
- •Кварки.
Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. Правило смещения.
Беккерель исследовал люминесценцию солей урана и обнаружил неизвестное излучение, которое действовало на фото пластинку, ионизировало воздух и проходило сквозь тонкие металлические пластинки. М. и П. Кюри, исследуя радий и полоний, обнаружили излучение, которое было названо радиоактивным излучением.
Радиоактивность – спонтанное превращение одних ядер в другие с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Радиоактивность бывает естественной (наблюдается у изотопов, существующих в природе) и искусственной (наблюдается у изотопов, полученных в ядерных реакциях). Распадающееся ядро называется материнским, получающееся ядро – дочерним. Радиоактивный распад – это естественное превращение одних ядер в другие, происходящее самопроизвольно.
Отдельные
радиоактивные ядра претерпевают
превращение независимо друг от друга.
Число ядер
,
распавшихся в среднем за интервал
времени отt
до t
+dt,
пропорционально промежутку времени dt
и числу N
нераспавшихся ядер к моменту времени
t:
,
где
-
постоянная радиоактивного распада,
знак минус показывает, что в процессе
распада общее число радиоактивных ядер
убывает.
,N
– число нераспавшихся ядер к моменту
времени t.
-
это закон радиоактивного распада: Число
нераспавшихся ядер убывает с течением
времени по экспоненциальному закону.
Период
полураспада – это время, за которое
число радиоактивных ядер уменьшилось
вдвое.
Суммарная
продолжительность жизни
ядер равна
.
Среднее время жизни одного радиоактивного
ядра есть
.
Радиоактивный
распад происходит в соответствии с так
называемыми правилами смещения, которые
являются следствиями закона сохранения
заряда и массового числа. Существует
три типа излучения
-
распад,
-
распад и
-излучение. Экспериментально было
обнаружено, что под действием магнитного
поля
-
лучи отклоняются как положительно
заряженные частицы,
- лучи отклоняются как отрицательно
заряженные частицы, а
-
лучи никак не реагируют на магнитное
поле. Согласно правилам смещения
-
распад,
-
распад можно представить:
Особенности
-
распада.
-частица
– это атом гелия
.
Энергии
-частиц
.
При
-
распаде данного радиоактивного вещества
испускается несколько групп частиц в
пределах каждой группы их энергии
практически постоянны. Это свидетельствует
о том, что атомные ядра обладают
дискретными уровнями энергии, а дочернее
ядро может возникать не только в
нормальном состоянии.
-
частица образуются в момент радиоактивного
распада при встречи движущихся внутри
ядра двух протонов и двух нейтронов.
Закон Гейгера-Нэттола
,
,
-
пробег
-
частицы – расстояние, проходимое
частицей до ее полной остановки, т.е.
чем меньше
,
тем больше пробег
-
частицы и тем больше энергия частицы.
Опыты Резерфорда по рассеиванию
-
частиц на ядрах урана показали, что ядро
окружено потенциальным барьером высотой
8.8 МэВ.
-частицы
с энергией 4,2 МэВ, испускаемые ураном,
могут пройти сквозь потенциальный
барьер.
Особенности
-
распада.
Существует
три разновидности
-
распада, в результате которого одно
ядро превращается в другое
1. С испусканием электрона
2. С испусканием позитрона
3 ядро поглощает один из электронов К-оболочки – это е-захват (или К-захват).
Возникает три вопроса:
1. Из ядра вылетает электрон, а откуда он взялся, если в ядре его нет
2.
Эксперимент показывает, что энергетический
спектр вылетевших электронов непрерывен.
Но материнское и дочернее ядра имеют
определенные массы, поэтому и электрон
должен вылетать с определенной энергией
.
При
все процессы должны происходить с
нарушениями законов сохранения.
3.
Массовое число при
-
распаде не изменяется, т.е. спин ядра не
изменяется, но вылетает электрон, имеющий
спин
,
т.е. спин не сохраняется.
Эти
противоречия привели Паули к гипотезе
о том, что при
-
распаде вместе с электроном испускается
нейтральная частица антинейтрино,
имеющая спин
,
.
Вылет
нейтрино позволил объяснить непрерывность
энергетического спектра. Энергия
распределяется между электроном и
антинейтрино. Если
,
то вся энергия уносится электроном.
В ядре могут произойти следующее превращение
-
-
распад
-
-
распад
-
e
– захват – доказательство – наличие
рентгеновского характеристического
спектра.
-излучение.
-излучение
– это
электромагнитное излучение малой длины
волны. Оно не является самостоятельным
видом радиоактивности, а сопровождает
и
распад,
ядерные реакции, т.к. дочернее ядро
всегда оказывается в возбужденном
состоянии. Дискретность
-спектра
– доказательство дискретности
энергетических состояний ядра.