3. Ланцюгова реакція поділу ядер урану

Реакція ділення ядер урану була відкрита в 1939 році. Р-ція ділення ядер, спостерігається у ядрах з Z ≥92Ланцюговою ядерною реакцією називають реакцію, в якій частинки, що її викликали, утворюються як продукти цієї реакції. Ланцюгова реакція можлива, якщо кількість звільнених нейтронів у даній масі урану не зменшується з часом.Для характеристики цієї умови використовують коефіцієнт розмноження(к) – це відношення числа нейтронів, які поглинаються речовиною, що ділиться в даному і попередньому етапах реакції. Якщо к>1— некерована ланцюгова реакція;Якщо к=1 — керована реакція;Якщо к<1 — ланцюгова реакція неможлива.Ядерний реактор — пристрій, у якому може відбуватися самопідтримувана ланцюгова реакція поділу атомних ядер.

²³⁵U— важкі ядра із великою кількістю протонів. Позитивно заряджені протони відштовхуються один від одного за законом Кулона, і на характерних віддалях для ядра це відштовхування дуже сильне. Однак протони утримуються у складі ядра завдяки сильній взаємодії між собою й нейтронами. Проте сильна взаємодія має властивістьнасичення: один нуклон не може одночасно взаємодіяти з усіма іншими, а кулонівське відштовхування такого обмеження не має.стабільність ядра падає разом з ростом числа протонів у ньому. стан важкого ядра є збудженим квантовим станом. Збуджені стани не можуть існувати довго, й рано чи пізно відбувається ядерна реакція, коли ядро переходить у стабільніше. Є кілька каналів таких реакції: бета-розпад, альфа-розпад і поділ. Поглинувши нейтрон, ядро Урану видовжується, розпадається на два фрагменти (осколки, дочірні ядра), з яких вилітають 2—3 нейтрони. Деякі з них у свою чергу ділять інші ядра Урану і т. д. При розпаді ядра урану на два ядра виділяється енергія ~200 МеВ. Вилітають з ядра також 2-3 нейтрони з енергією біля 2 МеВ кожен.

Природний уран містить приблизно 99,3 % ²³⁸U і лише 0,7 % ²³⁵U. Інші діляться ядра, ²³³U можуть бути отримані штучним шляхом.

Найпоширеніший ізотоп урану ²³⁸U теж, як і ²³⁵U, здатний до поділу, однак поділ у ньому відбувається при зіткненні з нейтроном з енергією понад 1 МеВ. Нейтрони, які виділяються при такому поділі здебільшого мають меншу енергію, тому поділ ²³⁸U не викликає ланцюгової реакції. При зіткненнях ²³⁸U з повільними нейтронами, він поглинає їх, і стає ²³⁹U, який через бета-розпад перетворюється в ²³⁹Np, а потім у ²³⁹Pu. При наявності зовнішнього джерела швидких нейтронів поділ ²³⁸U можна використати для отримання додаткової енергії.

билет 8

1. .магнітний потік. Закон електромагнітної індукції.

Магнітний потік — потік вектора магнітної індукції.

Магнітний потік позначається зазвичай грецькою літерою Φ, вимірюється у системі СІ у веберах Магнітний потік через нескінченно маленьку площадку dS визначається як

,

де B — значення індукції магнітного поля, θ — кут між напрямком поля й нормаллю до поверхні. У векторній формі

.

У природі існує особлива форма матерії, єдине ціле - електромагнітне поле. Одна із форм його виявлення - магнітне поле, друга - електричне. Між цими полями існує тісний зв'язок: змінне з часом електричне поле породжує магнітне, а магнітне породжує електричне поле. Цей зв'язок встановлено завдяки відкриттю 1831 року англійським вченим М. Фарадеєм явища електромагнітної індукції - виникнення електричного струму в провідному контурі, який або нерухомий у змінному магнітному полі, або переміщується в постійному магнітному полі так, що кількість ліній магнітної індукції, що перетинають контур, змінюється. Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

де  — електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах, N — кількість витків у котушці, Φ — магнітний потік у веберах

Явище електромагнітної індукції використовується у генераторах електричного струму трансформаторах, динамо-машинах, лічильниках електроенергії тощо, тобто є основою виробництва й споживання електричної енергії.

2. Оптичні прилади: лупа,мікроскоп, телескоп

Оптичні пристрої - приватні види оптичних систем, що включають сукупність оптичних елементів (лінз, груп лінз - наприклад об'єктиви, окуляр, конденсори, дзеркала, діафрагми, призми, світловодів тощо).

Лупа - оптична система, що складається з лінзи або декількох лінз, призначена для збільшення і спостереження дрібних предметів, розташованих на кінцевій відстані. Спостережуваний предмет поміщають від Л. на відстані, трохи меншому її фокусної відстані. У цих умовах Л. дає пряме, збільшене і уявне зображення оптичне предмету. Після проходження Л. промені від предмета ще раз заломлюються в оці і збираються в його далекій точці. Вони потрапляють в око під кутом, більшим, ніж промені від предмета в відсутність Л.; цим і пояснюється збільшує дію Л

розрізняють залежно від значення основних параметрів лупи:

малого,

середнього та

великого збільшення;

залежно від призначення:

переглядові,

вимірювальну,

зернову,

годинну,

Мікроскоп (грец. μικρός - маленький і σκοπέω - дивлюся) - прилад, призначений для отримання збільшених зображень, а також вимірювання об'єктів або деталей структури, невидимих ​​або погано видимих ​​неозброєним глазом.Разрешающая здатність мікроскопа - це здатність видавати чітке роздільне зображення двох близько розташованих точок об'єкта. Ступінь проникнення в мікросвіт, можливості його вивчення залежать від роздільної здатності приладу. Ця характеристика визначається насамперед довжиною хвилі використовуваного в мікроскопії випромінювання (видиме, ультрафіолетове, рентгенівське випромінювання).

Види:

Оптичні мікроскоп

Електронні мікроскопи

Скануючі зондові мікроскопи

Рентгенівські мікроскопи

Телескоп (від др.-греч. Τῆλε - далеко + σκοπέω - дивлюся) - прилад, призначений для спостереження небесних тіл

елескоп являє собою трубу (суцільну, каркасну або ферму), встановлену на монтуванні, забезпеченою осями для наведення на об'єкт спостереження і стеження за ним. Візуальний телескоп має об'єктив і окуляр. Задня фокальна площина об'єктива суміщена з передній фокальній площиною окуляра [6]. У фокальную площину об'єктива замість окуляра може поміщатися фотоплівка або матричний приймач випромінювання. У такому випадку об'єктив телескопа, з точки зору оптики, є фотооб'єктивом [7]. Телескоп фокусується за допомогою фокусер (фокусировочного пристрою).

За своєю оптичній схемі більшість телескопів поділяються на:

Лінзові (Рефрактори або диоптрические) - в якості об'єктива використовується лінза або система лінз.

Дзеркальні (рефлектори або катаптріческіе) - в якості об'єктива використовується увігнуте дзеркало.

Дзеркально-лінзові телескопи (катадіоптричні) - в якості об'єктива використовується сферичне дзеркало, а лінза, система лінз або меніск служить для компенсації аберацій.

Зокрема, під телескопом розуміється оптична телескопічна система, застосовувана не обов'язково для астрономічних цілей.

Існують телескопи для всіх діапазонів електромагнітного спектра:

оптичні телескопи

радіотелескопи,

рентгенівські телескопи

гамма-телескопи

3. Загальні відомості про елементпрні частинки. Античастинки.

Елементарні частинки – найдрібніші суб’ядерні частинки речовини або фізичного поля. Найхарактернішою особливістю елементарних частинок є їхня здатність до перетворень і взаємодії.. За властивостями елементарні частинки поділяють на такі групи: фотони, лептони, мезони й баріони (нуклони й гіперони). Майже всі елементарні частинки нестабільні (за винятком електрона, протона, нейтрона, нейтрино, фотона). Основні характеристики елементарних частинок: електричний заряд, маса, тривалість життя, спін, лептонний і баріонний заряди. Внутрішня структуру протона, нейтрона, інших частинок складаються з кварків, пар “кварк-антикварк” та глюонів (кванти поля).

За величиною спіну розрізняють: - ферміони — частинки з напівцілим спіном (електрон, протон, нейтрон, нейтрино); - бозони — частинки з цілим спином (фотон).За видами взаємодій: - адрони Вони складаються з кварків і поділяються на: мезони та баріони;-лептони. Адрони і лептони утворюють речовину. Калібрувальні бозони — це кванти різних видів випромінювання.

Античасти́нки — частинки з рівними, але протилежними за знаком електричним зарядом і магнітним моментом в порівнянні з відповідними елементарними частинками, наприклад, антипротон — протон, позитрон — електрон. Речовину, що цілком складається з античастинок називається антиматерією.Першою була відкрита 1932 античастинка електрона — позитрон ,потім антипротон.

Частинки взаємодіють з античастинками головним чином шляхом анігіляції,: ; ,

де і — електрон і позитрон, і — протон і антипротон, — фотони.

За законом збереження енергії і співвідношенням , сумарна енергія фотонів, які утворюються при анігіляції дорівнює , де — повна кінетична енергія частинки і античастинки разом, m — маса спокою частинки чи античастинки.

билет 9