Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи ядра атома. Цепная ядерная реакция. Термоядерные реакции.

В 1932 году Чедвик открыл частицы с нулевым электрическим зарядом и единичной массой. Эти частицы он назвал нейтронами. Впоследствии была выдвинута протонно-нейтронная модель атомного ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов (вместе они называются нуклонами). Сумма числа протонов и нейтронов равна массовому числу.

Химические элементы, занимающие одно и то же место в таблице Менделеева, но имеющие разную атомную массу, называются изотопами. Ядра изотопов отличаются числом нейтронов.

Если сравнить массы ядер с массами нуклонов, то для тяжелых элементов масса ядра больше, чем масса нуклонов, а для легких меньше. Дефектом массы называется разность между массой ядра и массой нуклонов: М = М _я – (М_р + М _n).

Между массой и энергией существует связь Е = mc². Отсюда энергия связи атомного ядра равна Е _св = Мс². выделение этой энергии может происходить при ядерных реакциях.

Ядерная реакция – это процесс изменения заряда ядра и его массы, происходящий при взаимодействии ядра с другими ядрами или элементарными частицами.

Цепная ядерная реакция – это ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции. Необходимым условием для развития цепной ядерной реакции деления является требование k > 1, где k – коэффициент размножения нейтронов. Способностью к цепной ядерной реакции обладает изотоп урана ²³⁵U.

Термоядерные реакции – это реакции синтеза легких ядер, происходящие при высоких температурах.

ЗАДАЧА: На дифракционную решетку, период которой равен 2 •10 ^{– 4} м, падает световая волна, длина которой 5 • 10 ^{– 5} м. определите наибольший порядок спектра, который можно наблюдать при нормальном падении лучей на решетку.

d = 2 • 10^-4 м

λ = 5 • 10^-5 м

ά = 90⁰

k - ?

Билет № 26

Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Биологическое действие ионизирующих излучений.

Радиоактивность – это испускание ядрами некоторых элементов различных частиц, сопровождающееся переходом ядра в другое состояние и изменением его параметров. Явление радиоактивности было открыто опытным путем французским физиком Беккерелем.

Резерфорд тоже исследовал радиоактивное излучение и открыл три составляющие этого излучения, которые были названы α-, β-, γ-излучением.

α-распад представляет собой излучение α-частиц высоких энергий. При этом масса ядра уменьшается на 4 единицы, а заряд – на 2 единицы.

β-распад – излучение электронов, заряд которых возрастает на 1, масса не изменяется.

γ-распад – испускание квантов света. При этом параметры ядра не меняются, ядро только переходит в состояние с меньшей энергией.

Процесс распада всех радиоактивных элементов идет до свинца. Свинец – конечный продукт распада.

Ядерные излучения можно обнаружить при помощи газоразрядного счетчика Гейгера, камеры Вильсона, пузырьковой камеры.

Радиоактивное излучение оказывают сильное биологическое действие на ткани живого организма, разрушают молекулы и элементы клеточных структур. В человеческом организме нарушается процесс кроветворения (белокровие). Большие дозы излучения приводят к смерти.

Поглощенная доза излучения – это отношение поглощенной энергии к массе облучаемого вещества: (измеряется в Греях – Гр).допустимая доза облучения составляет < 0,25 Гр. Доза облучения 6 – 10 Гр, полученная за короткое время, смертельна.

ЗАДАЧА: Разность потенциалов между обкладками конденсатора емкостью 0,3 мкФ равна 175 В. Чему равен заряд конденсатора?

U = 175 B

C = 0,3 мкФ

q - ?