30 Магнит өрісі, оны сипаттайтын шамаларды атаңыз. Жердің магнит өрісіне сипаттама беріңіз.

Магнит өрісі — қозғалыстағы электр зарядтары мен магниттік моменті бар денелерге (олардың қозғалыстағы күйіне тәуелсіз) әсер ететін күштік өріс. Магнит өрісі магниттік индукция векторымен (В) сипатталады. В-ның мәні магнит моменті бар қозғалыстағы электр зарядына және денелерге өрістің берілген нүктесінде әсер етуші күшті анықтайды. Магнит өрiстерiн бейне түрiнде кескiндеу үшiн магнит индукциясы сызықтарын пайдаланады."Магнит өрісі” терминін 1845 ж. ағылшын физигі М. Фарадей енгізген. Ол электр өзара әсер сияқты магнит өзара әсер де бірыңғай материялық өріс арқылы беріледі деп санаған. Электр-магниттік өрістің классикалық теориясын Дж.Максвелл жасаған (1873), ал кванттық теориясы 20 ғасырдың 20-жылдары жасалды (Өрістің кванттық теориясы). Макроскоп. Магнит өрісінің көздері — магниттелген денелер, тогы бар өткізгіштер және қозғалыстағы зарядталған денелер. Бұл көздердің табиғаты бір: Магнит өрісі зарядталған микробөлшектердің (электрон, протон, ион), сондай-ақ, микробөлшектердің меншікті (спиндік) магнит моменті болуының нәтижесінде пайда болады (Магнетизм). Айнымалы магнит өрісі электр өрісінің, ал электр өрісі магнит өрісінің уақыт бойынша өзгерісі нәтижесінде пайда болады. Электр және магнит өрістері, олардың бір-бірімен өзара әсерлері Максвелл теңдеуімен толық сипатталады. Магнит өрісінің кернеулік (Н) мен магнит индукциясы(В) — өрістің күштік сипаттамасы. Кернеулік векторы өріс пайда болған орта қасиетіне тәуелсіз шама болса, индукция векторы қарастырылатын денедегі қорытқы өрісті сипаттайды. Сондай-ақ, индукция векторы магнит өрісінде қозғалған зарядқа әсер ететін күшті, магнит моменті бар денеге магнит өрісінің тигізетін әсерін, өріс тарапынан байқалатын басқа да әсерлерді анықтайды.

31 Зат жəне өріс концепциялары, олардың ерекшеліктері.

Кез келген ашық материялы жүйенің негізгі өмір сүру жағдайы энергия алу жолдары болып саналады. Егер жүйеде энергия жеткілікті мөлшерде, арзан болса, тұрақты болады, сақталып қана қалмайды, дамиды. Өйткені тірі жүйелер үшін, өлі табиғат энергияның арзан көздерін іздестіру мәселесі әлдеқайда маңыздырақ. Тірі жүйелер өте қимылға бай, тез дамиды, өзгереді, сондықтан оларға өзгеріп тұратын жағдайларда тұрақтылықты сақтау қажет.

Ағзалық заттарды қалыптастырудағы алғашқы энергия көздері күн сәулесі, найзағай разряды және жердің температуралық үдерістері (геотермальные процессы) болды. Сірә, алғашқы тірі ағзалардың қорегі құнарлы сорпа болса керек. Әрине, жағдай көп ұзаққа барған жоқ. Мәселені осы заманғы цианобактериялардың ата тектері фотосинтезге бейімделген алғашқы ағзалар шешіп берді. Біздің биосфера Күн энергиясы мен фотосинтез үдерісі есебінен өмір сүріп келеді. Фотосинтез үдерісі тірі тіршілік иелерінің барлығына қолайлы.^[1]

Энергия пайдаланылатын ағзалар денесінің құрылысына арналған жарық энергиясын химиялық энергияға көшіретін икемді материалдар қолайлығы туралы мәселенің маңызы да аз емес.

32 Электрмагниттік толқындарға анықтама беріп, оның қасиеттерін атаңыз. Электрмагниттік толқын шкаласының құрылымын атаңыз.

Электромагниттік толқындар — байланыс тізбегін құрайтын екі сымның арасындағы электрлік және магниттік өрістер бір-бірімен белгілі бір электромагниттік энергия мөлшерінде байланыста болатын толқын. Электромагниттік толқынның негізгі сипаттамасы — оның тербеліс жиілігі {\displaystyle \nu } (немесе периоды {\displaystyle T}). Себебі электромагниттік толқын бір ортадан екінші ортаға өткенде толқын ұзындығы өзгереді, ал жиілігі өзгермей тұрақты күйде қалады. Электр өрісінің кернеулік және магнит өрісінің индукция векторларының тербеліс бағыттары толқынның таралу бағытына перпендикуляр. Демек, электромагниттік толқын — көлденең толқын. Электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы {\displaystyle {\vec {c}}}кернеулік және индукция векторлары жататын жазықтықтарға перпендикуляр орналасады. Демек, электромагниттік толқындағы {\displaystyle {\vec {E}}} және {\displaystyle {\vec {B}}}векторлары бір-біріне және толқынның таралу жылдамдығының бағытына перпендикуляр.

Электромагниттік толқындардың қасиеттерін толқын ұзындығы 3 см электромагниттік толқын шығаратын арнайы генераторды қолданып зерттейді. Аса жоғары жиілікті генератор қоздыратын электромагниттік толқын рупор түрінде таратқыш антеннада ось бағытымен шығарылады. Қабылдағыш антеннаның пішіні дәл таратқыш антеныа сияқты. Қабылдағыш антеннада кристалдық диодорнатылған, ол антеннада қозатын жиілігі жоғары айнымалы токты бір полярлы толықсыма тоққа айналдырады. Ток күшейтілгеннен кейін дыбыс қабылдағышқа немесе гальванометрге беріліп тіркеледі. Тәжірибелік қондырғының сүлбасы 3.12-суретте көрсетілген.

33 Резерфорд ұсынған атом моделін сипаттаңыз. Атомның алғашқы үлгілерінің бірін Дж. Томсон ұсынды. Бұл үлгіде атом радиусы ~10⁻¹⁰К)м оң зарядталған шар ретінде қарастырылады. Шардың ішінде тепе-теңдік жағдайының маңында электрондар тербеліп тұрады. Электрондардың теріс зарядтарының қосындысы шарға біркелкі таралған оң зарядты теңестіреді, сондықтан тұтас алғанда атом электрлік бейтарап бөлшек болады. Кейінгі зерттеулер бұл модельдің дұрыс емес екенін көрсетті, сондықтан Томсон моделі қазір тек тарихи тұрғыдан қарастырылады.

Атомның ішінде электр зарядтарының орналасу тәртібін анықтау үшін 1911 жылы Резерфорд өзінің шекірттері Г. Гейгер және Э . Марсденмен бірге альфа-бөлшектер шоғын өте жұқа алтын фольгадан өткізіп, бірнеше тәжірибелер жасады. Осы тәжірибелерді зерделеу нәтижесінде атомның ядролық, басқаша айтсақ, планетарлық моделі өмірге келді.

Тәжірибенің нәтижесінде альфа-бөлшектердің басым көпшілігі фольгадан өткенде алғашқы бағыттан aуытқымайтыны (φ≈1-2°) анықталды. Бұл нәтиже, негізінен, Томсон моделіне сүйеніп жасалған есептеулермен дәл келді. Бірақ, альфа- бөлшектердің мардымсыз аз бөлігі 90°-тан артық бұрышқа ауытқитыны, яғни олар фольгаға соғылып, кері бағытта ұшатыны таңдандырды. Сегіз мыңға жуық бөлшектердің біреуі ғана осындай үлкен бұрышқа ауытқиды екен! Мұны Томсон моделі негізінде түсіндіру тіпті мүмкін болмады.

Тәжірибеде алынған нәтижелерді зерделей отырып Резерфорд өз моделін ұсынды. Ол атомның оң заряды оның ортасында орналасқан радиусы шамамен 10⁻¹⁵ м өте аз көлемге жинақталған деген қорытындыға келді. Бұл орталық бөлшекті Резерфорд ядро деп атады. Атомның массасы түгел дерлік ядрода шоғырланған. Ядроны айнала әр түрлі орбиталармен электрондар қозғалып жүреді. Ең шеткі электрон орбитасының радиусы атомның радиусына тең, R_a≈10⁻¹⁰ м. Бұл үлгі Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтын болғандықтан, оны атомның планетарлық моделі деп те атайды. Модель бойынша атом көлемінің басым көпшілік бөлігі "бос" болып шығады, ядроның радиусы атомның радиусынан 100 000 есе кіші. Орбиталардағы электрондардың теріс зарядтарының қосындысы ядроның оң зарядына тең, атом электрлік бейтарап.

Атомның ішіндегі бос кеңістік "өте үлкен". Сондықтан, фольга арқылы өткенде альфа-бөлшектерінің көбі ядродан алыс өтеді де, шашырамайды. Электрондар альфа-бөлшектен 8 мың еседей жеңіл болғандықтан, оның қозғалыс траекториясын өзгерте алмайды. Тек ядроға тікелей қарсы келіп қалған альфа-бөлшектер ғана онымен әсерлесіп, кері ұшады. Мұндай бөлшектер саны ядро радиусының атом радиусына қатынасымен анықталады.

Жоғарыда біз тәжірибеге тек сапалық талдау жүргіздік. Резерфорд сонымен қатар өз моделінің және Томсон моделінің негізшде есептеу жұмыстарын жүргізді, олардың нәтижесі Резерфорд үлгісінің дұрыстығын көрсетті. Бірақ классикалық физика тұрғысынан мұндай атомның орнықты болуы мүмкін емес. Бұдан бұрын айтылғандай, зарядталған бөлшек үдемелі қозғалса, міндетті түрде сәулеленуі (электромагниттік толқындар шығаруы) керек. Бұл сәулеленудің жиілігі электронның ядро маңында айналу жиілігіне тең болуы тиіс. Электрон ядроны айнала дөңгелек орбитамен қозғалса, оның центрге тартқыш үдеуі бар. Олай болса, электрон сәуле шығара отырып, өз энергиясын азайтуы тиіс. Энергияның (орбиталық жылдамдықтың) азаюы электронның ядроға кулон күшінің әсерінен біртіндеп жақындап, ақыры оған құлап түсуіне әкеп соғады. Бұған бар болғаны 10⁻⁸ с-ка тең уақыт кетеді екен және классикалық теория бойынша мұндай атомның сәулелену спектрі тұтас болу керек, ал шын мәнінде атомдық спектрдің сызықтық болатынын алдыңғы тақырыпта айтып кеттік.

Сайып келгенде, бұл жерде классикалық физиканың заңдары жүрмейтін болып шықты. Тіпті жоғарыда әңгіме болған атомның планетарлық моделі, дәл айтқанда ол бар болғаны нағыз атомның механикалықүлгісі екеніне біртіндеп көзіміз жетеді.^[1]

34 Электрмагниттік толқындардың тірі ағзаға əсері: пайдасы мен зияны жəне одан қорғану жолдарын атаңыз. Электромагниттік толқындар кез келген үйде, мекемеде жалпы адам өмір сүретін барлық ортада бар. Электромагниттік толқынның адам организмімен қалай әсерге түсетіндігін қарастырайық. Ғалымдар электромагниттік сәулелердің адам организміне әсерінің бірнеше түрін анықтады. Біріншіден, адам организмі денеден өткен электр тогына сезімтал. Адамға мұндай  әсерді қуатты магнит өрісін тудыратын кез келген электр құрылғылары (фен, электр желілері, тұрмыстық техникалар) көрсете алады . Екіншіден, адам денесіндегі кейбір микроэлементтер қоршаған ортадағы жиіліктері әртүрлі электромагниттік энергияны жұта алады. Электромагниттік сәулеленудің ең қауіпті – үшінші түрі, адам ағзасы тірі клеткалардан құралған. Әрбір клетканың ішінде химиялық процестер жүреді. Химиялық реакцияның нәтижесінде клеткалар ток тудырады. Электр тогы өз кезегінде әрбір клетканың маңайында электромагниттік өріс жасайды. Ал, барлық клеткалар құралып, адам денесінің айналасында электромагниттік өріс – аураны құрайды. Егер адам сыртқы электромагниттік сәулеленуге ұшыраса, онда адамның өзіндік өрісі – аурасы бүлінеді. Мұның әсерінен клеткалардағы химиялық процестер бұзылады.

Жасанды электромагниттік өріс көздеріне телерадиостанциялар, трансформаторлар, радиолокаторлар, электр желісінің жүйелері, микротолқынды пеш, электрпісіргіштер, өлшеуіш құралдар, теледидар, ұялы телефон және т.б. жатады. Бұл өрістердің тірі ағзаларға әсер ету белсенділігі олардың интенсивтілігіне және тербеліс жиілігіне байланысты әртүрлі болады (1-сызба). Мысалы, микротолқынды пештегі өрісте тауық етін тез пісіруге болады, ал осы кезде ыдыс сол суық күйінде қала береді. Жасанды электромагниттік сәулелену ортасы тұрақты электр және магнит өрістерінен төменгі жиілікті электромагниттік өрістерден және 30 кГц пен 300ГГц диапазондық аралықтағы радиотолқындардан тұрады. Статикалық өріс тірі организмдерге жақын аумақта ғана әсер етеді, өйткені оның энергиясы ағынының тығыздығы арақашықтықтың квадратына кері пропорционал кемиді (2-сызба).

Электр өрісінің кернеулігінің адамдар үшін санитарлық шекті мәні 1кВ/м-ге тең. Жоғары кернеулі электр жеткізу жүйелерінде бұл шекті деңгей ондаған, тіпті жүздеген метр аралыққа дейін ауытқиды. Арнайы жүргізілген зерттеулер алты күн бойы электр желісінің астында күніне 3 рет 15 мин-тан тұрғанның өзінде невралгиялық сипаттағы өзгерістерді, мидың жұмыс істеу қабілеттілігінің төмендеуін тудыратынын көрсетті. Қуатты электромагниттік өріс көздеріне өнеркәсіпте пайдаланылатын жиіліктегі токтарды жатқызуға болады. Жоғары кернеулі электр желісі бар аумақтардағы электр өрісінің кернеулігі 1 метрге шаққанда бірнеше мың вольтқа жетуі мүмкін. Мысалы, кернеуі 330 кВ электр жеткізу торабындағы кернеулік 5000 В/м-ге дейін жетеді. Дегенмен топырақ электромагниттік толқындарды жақсы жұтатын болғандықтан, электр желісінен 100 м қашықтықта өріс кернеулігі жүздеген вольтқа дейін кемиді. Сондай-ақ ғимараттар, ағаштар, жердің бедері өріске тосқауыл болады.

Радио мен теледидардағы жоғары жиіліктегі электромагниттік толқындардың адам организміне әсері оның тербеліс жиілігіне байланысты. Жиілік жоғары болғанда, яғни толқын ұзындығы қысқарақ болса, зиянды әсері күшейе түседі. Электромагниттік толқындар алысқа тарала алады, сондықтан олардың адамға әсерінің қауіптілігі сақталады.

Айнымалы электромагниттік толқындар адам денесіне өтіп, ондағы су молекулалары толқынның таралу жағына қарай бағытталады. Сіңір, шеміршек сияқты диэлектриктің айнымалы полярлануы және өткізгіш токтың пайда болу есебінен ағза  клеткаларының қызуын туғызады. Электромагниттік толқындар судың мөлшері көбірек болатын адам денесінің көз, ми, бүйрек, асқазан және т.б. мүшелеріне күштірек әсер етеді. Көз жанарының көмескіленуін тудырады, бұл әсер бірнеше жетіден кейін ғана байқалуы мүмкін. Тұрақты магнит және электростатикалық өрістердің қуаты шекті деңгейден асқанда, тыныс алу, ас қорыту мүшелерінің, жүрек-тамыр жүйесінің зақымдануын тудырады. Жоғары жиілікті ультрадыбыстар, лазерлік сәулелер және электромагниттік толқындар адам миына өте күшті әсер етеді. Бейбіт мақсаттарға пайдаланбаған жағдайларда мұндай психотропты қарулардың әсерінен мидың қызметі өзгереді, ойлау, есте сақтау, өзін-өзі ұстау қабілеттілігі төмендейді, миға жаңа мәліметтер енгізілуі мүмкін. Осындай әсердің нәтижесінде адам ерік-жігерін жоғалтады, өз еркіне тәуелсіз нұсқау бойынша күліп, жылап, айғайлай бастайды.

35 Фотон ұғымы. Жарықтың корпускула-толқындық дуализміне түсінік беріңіз. Фотон (грек. phos, photas — жарық) — электрмагниттік сәуленің (жарықтың) элементар бөлшегі.

Фотон зарядсыз бейтарап (нейтрал) бөлшек. Ол вакуумде с=3108м/с жылдамдықпен тарайды. Оның энергиясы () жиілігімен () анықталады: =h/с, оның тыныштықтағы массасы m=0. Фотон электрмагниттік әсерлесуді тасымалдайтын бөлшек. Зарядталған бөлшектердің фотондарды шығаруы немесе сіңіруі барлық электро-магниттік процестердің негізі болып табылады. Фотон туралы ұғым кванттық теория мен салыстырмалы теорияның даму барысында пайда болды. 1905 ж. А.Эйнштейнфотоэффект құбылысының заңдылықтарын түсіндіру үшін 1900 ж. нем. физигі М.Планк ашқан жарық кванттары туралы ұғымды пайдаланды. Жарықтың фотондардан (кванттардан) тұратындығы люминесценценттік құбылыстар мен фотохим. реакциялар арқылы дәлелденді. “Фотон” терминін ғылымға 1929 ж. америка ғалымы Г.Льюис енгізді. Фотон бозондарға жатады. Оның меншікті импульс моментінің (спинінің) қозғалыс бағытына проекциялары S=1. Классик. электрдинамикада оның бұл қасиетіне көлденең электро-магниттік толқындар сәйкес келеді. электро-магниттік әсерлесуден басқа Фотон гравитац. әсерлесуге де қатысады. Америка физигі А.Комптонның рентген сәулелерінің бос электрондардан шашырауын зерттейтін тәжірибесінде кванттық сәуле (фотон) шығару да зат бөлшектері сияқты кинематик. заңдарға (энергияның және импульстің сақталу заңдарына) бағынатындығы дәлелденді. Фотонның зарядталған лептондармен әсерлесуін (өзара бір күйден екінші күйге ауысуын) кванттық электрдинамика зерттейді.^[1] Жеткілікті жоғары температураға дейін қыздырылған денелер жарық шығару қабілетіне ие болады. Мыс, қатты қыздырылған қатты дене түтас спектр беретін ақ жарық шығарады. Дене температурасы төмендегенде оның шығаратын сәулесінің интенсивтігі төмендеумен қатар, спектрлік құрамы да өзгереді. Сонда барған сайын ұзын толқындардың басымдылығы күшейе түседі. Дене бұдан әрі суығанда оның көрінетін жарықты шығаруы мүлдем тоқтайды- дене тек көрінбейтін инфрақызыл сәулелерді шығарады. Сәуле шығаратын дененің ішкі энергиясы есебінен пайда болатын ж-е осы дененің температурасы мен оптикалық қасиеттеріне тәуелді электромагниттік сәуле жылулық сәуле д.а. Планктың ұйғаруынша, жарықтың кванттық қасиеттері тек шығару актілерінде, яғни жарықтың затпен әсерлесуі кезінде ғана байқалады. Ал жарықтың кеңістікте таралуы үздіксіз өтеді ж-е Максвеллдің классикалық теңдеулерімен бейнеленеді. А. Эйнштейн теориялық пайымдаулар мен эксперимент деректеріне сүйеніп мынадай болжам ұсынды: жарық кеңістікте қандай да бір бөлшектердің жиынтығы сияқты таралады ж-е әрбір бөлшектің энергиясы ε0=ħω Планк формуласымен анықталады. Кейіннен осындай бөлшектер жарық кванттары не фотондар д.а. Бұл әрине жарықтың Ньютон ұсынған жарық теориясын қабылдау емес. Фотондарды классикалық механикадағы материялық нүктелер сияқты белгілі бір траекториялар бойынша қозғалатын жарық бөлшектері деп қарстыруға болмайды. Өйткені фотондарға интерференция ж-е дифракция құбылыстары тән. Фотондар корпускулалық қасиеттермен қатар толқындық қасиеттерге де ие. Фотондардың осы ерекшелігі корпускулалық- толқындық дуализм д.а. Кванттың энергия мөлшері оның негізгі сипаттамасы болып табылады. Квант энергиясының шамасы жарықтың қасиетін анықтайды. Монохромат жарық ағыны энергиялары бірдей квантардан тұрады. Кванттық түсініктерге сәйкес әр түрлі сәуле түрлерінің бір-бірінен айырмашылығы кванттарының энергиясына байланысты. Электромагниттік толқындық теория тұрғысынан әр түрлі сәуле түрлері бірінен бірі электромагниттік тербеліс жиілігі бой-ша ажыратылады. Міне, осы тербеліс жиілігі толқындық көрініс бой-ша сәуле қасиеттерін анықтайтын негізгі параметр бол.таб. Әр түрлі осы ε,ω параметрлер бір сәуленің қасиеттерін сипаттайды.осы екі шама-ε квант энергиясы ж-е ω тербеліс жиілігі арасындағы байланыс dR(ω)=r(ω)dω өрнегімен анықталады. Сонымен, жиілігі ω монохроматты толқын ретінде сипатталатын жарық ағыны кванттық көрініс бой-ша энергиясы ε=ħω фотондар ағыны бол таб. Жарық ағының І интенсивтігі секундына 1м² бет арқылы өтетін фотон санымен анықталады: І=Nħω, мұнда N арқылы бір секунд ішінде 1м² ауданнан өтетін фотон саны белгіленген.

36 Атом ядросының құрылымы мен қасиеттерін түсіндіретін модельдерді атаңыз. Атом ядроларының орнықтылығын түсіндіріңіз. Атом ядросы — протондар мен нейтрондардан (нуклондардан) құралатын атомның ең ауыр, орталық бөлігі.^[1]

Атом ядросының заряды

Атом ядросының негізгі сипаттамаларының бірі оның электр заряды болып табылады. Атом ядросының зарядын алғаш рет 1913 жылы Г.Мозли өлшеген. Ал ядроның зарядын тікелей өлшеуді ағылшын физигі Дж.Чедвик 1920 жылы жүзеге асырды. Атом ядросының заряды элементар электр зарядының Менделеев кестесіндегі химиялық элементтің {\displaystyle ~Z}  реттік нөміріне көбейтіндісіне тең болады:

{\displaystyle ~q=Z\cdot e} .

Сонымен, Менделеев кестесіндегі химиялық элементтің реттік нөмірі кез келген элемент атомының ядросындағы оң зарядтардың санымен анықталады. Сондықтан элементтің {\displaystyle ~Z}  реттік нөмірін зарядтық caн деп атайды.^[1]

Атом ядросының массасы

Атом ядросының физикалық қасиеттері оның зарядымен қатар массасымен де анықталады. Ядроны сипаттайтын шамалардың ең маңыздыларының бірі — масса. Ядролық физика иондар мен атом ядросының массасын көбінесе масс-спектрографтың көмегімен анықтайды. 8.2-суретте масс-спектрографтың сұлбасы келтірілген. Зерттелетін заттың атомдары иондық көзде (ИК) оң иондалып, әлсіз электр өрісінің әсерінен {\displaystyle ~D_{1}}  диафрагма арқылы әр түрлі жылдамдықпен өтеді. {\displaystyle ~D_{1}}  және {\displaystyle ~D_{2}}  диафрагмалары арасында оң иондар электр өрісінде үдемелі қозғалады. Және осы мезетте оң иондарға индукциясы {\displaystyle ~{\overrightarrow {B_{0}}}}  болатын магнит өрісі де әсер етеді. Осылайша үдетілген оң иондар, оған бір-біріне перпендикуляр бағытталып әсер ететін {\displaystyle ~{\overrightarrow {E_{0}}}}  электр және {\displaystyle ~{\overrightarrow {B_{0}}}}  магнит өрістері арқылы сұрыпталып өтеді. {\displaystyle ~D_{2}}  диафрагма арқылы бұрылмай өтуі үшін {\displaystyle ~F=F_{M}}  немесе {\displaystyle ~qE_{0}=vqB_{0}}  шарты орындалуы керек. Бұл теңдеуден жылдамдықты анықтайық:

{\displaystyle ~v={E_{0} \over B_{0}}}Осы жылдамдыққа ие болған оң иондар біртекті {\displaystyle ~{\overrightarrow {B}}}  магнит өрісінде орналасқан ВК вакуумдік камераға өтеді. Магнит өрісінің индукция векторы {\displaystyle ~{\overrightarrow {B}}}  иондардың жылдамдық векторына перпендикуляр орналаскан. Магнит өрісінде козғалған оң иондарға модулі {\displaystyle ~F=qvB}  болатын Лоренц күші әрекет етеді. Иондар осы күштің әрекетінен шеңбер бойымен қозғалады. Жартылай шеңбер сыза отырып, массалары бірдей иондар ФП фотопластинаның түрлі орындарында тіркеледі.

{\displaystyle ~F_{p}=F_{c}T}немесе {\displaystyle ~M\cdot {v^{2} \over R}=qvB}  болғандықтан, ионның массасын

{\displaystyle ~M={qBR \over v}}өнергі бойынша жоғары дәлдікпен анықтайды. Атом ядросының массасын {\displaystyle ~M}  әрпімен белгілеу қабылданған.

Ядролық физикадағы өлшем бірліктер

Өлшем бірліктерінің Халықаралык жүйесіндегі қолданылатын ұзындықтың, массаның және т.б. өздеріңе таныс өлшем бірліктерімен қатар, ядролық физикада арнайы бірліктер қолданылады. Бұл қажеттілік ядролық процестердің субатомдық әлемде өтетінінен туындайды.

Мысалы, ядролық физикадағы ең үлкен қашықтық атом радиусының өзі 10⁻¹⁰ м-ге тең. Ұзындық бірлігі ретінде ферми алынады: 1фм = 10⁻¹⁵ м. Массаның бірлігі ретінде көміртегі {\displaystyle _{6}^{12}C}  атомы массасының бөлігі алынады, ол массаның атомдық бірлігі болып табылады:

1 м.а.б.=1,660546 · 10^-27 кг, 1 кг=6,023091 · 10²⁶ м.а.б.

Салыстырмалы атомдық масса

{\displaystyle ~A_{r}={m_{A} \over 1m.a.b}}атомның абсолюттік массасында неше массаның атомдық бірлігі бар екенін көрсетеді. Мысалы, сутегі үшін A_r= 1,00783, көміртегі үшін A_r = 12,0 , оттегі үшін A_r = 15,99482.

Ядролық физикада энергияны электронвольтпен өлшейді,

1 эВ = 1,6 · 10^-19 Дж.

Еселік мәндер де қолданылады:

1 кэВ =10³ эВ; 1 МэВ =10⁶ эВ;1 ГэВ =10⁹ эВ.

Көбінесе элементар бөлшектердің массаларын массаның атомдық бірлігімен қатар энергияның өлшем бірлігі МэВ немесе ГэВ-пен де өлшейді. Сондықтан массаның атомдық бірлігіне сәйкес болатын энергияның эквивалентін анықтайық. Масса мен энергияның өзара байланыста болатыны Эйнштейннің {\displaystyle ~E_{0}=m_{0}c^{2}}  формуласынан белгілі.

Атомдағы электрондар массасы ядроның массасымен салыстырғанда өте аз, оны ескермеуге болады. Сондықтан массаның атомдық бірлігімен алынған және атом массасына ең жақын бүтін санды массалық сан деп атайды. Оны {\displaystyle ~A}  әрпімен белгілейді. Ол жоғары дәлдікті қажет етпейтін есептеулерде, әсіресе массалардың қатынасы кіретін өрнектерде ядро массасының шамасы ретінде қолданылады. Мысалы, гелий атомының массасы M_He = 4,0026 м.а.б. болса, массалық саны A = 4 болады.^[1]

Атом ядросының пішіні мен өлшемі

Көптеген эксперименттік зерттеулер атом ядросының пішіні сфера тәрізді болатынын көрсетті. Атом ядросының радиусын мына формула бойынша жуықтап анықтауға болады:

{\displaystyle ~R=R_{0}A^{1 \over 3}}мұндағы R₀ = 1,25 = 1,25 · 10^-15 м, A — массалық сан. Ал ядроның радиусы оның массалық санының кубтық түбіріне пропорционалдығынан ядролық заттың орташа тығыздығы үшін

{\displaystyle ~p={M \over V}}шығады, мұндағы М_я = (m_р + m_n) · А — ядроның массасы. Есептеулер жуықтап алғанда ядролық заттың орташа тығыздығы р ~ 2,7 · 10¹⁷ кг/м³ - екенін көрсетті. Заттың осындай тығыздығы ғарыштағы нейтрондық жұлдыздар-пульсарларға да тән көрінеді.^[1]

37 Ашық, жабық жəне тұйық жүйелерге анықтама беріңіз. Осы жүйелерде энергия түрленуі қалай жүзеге асады? Жүйе (лат. systēma, гр. σύστημα– бөліктерден құралған тұтастық, қосылыс) – бір-бірімен қарым-қатынаста және байланыста болатын, сөйтіп белгілі бір тұтастық, бірлестік құратын көптеген құрамдас бөліктер жиынтығы; агрегаттар мен машиналардың территориялық принциппен емес, жұмыс істегенде атқаратын міндетіне негізделіп біріктірілген құрылымдар жиынтығы.^[1] Материалдық жүйе

Материалдық жүйенің өзі органикалық емес табиғат жүйесі және органикалық (тірі) табиғат жүйесі болып бөлінеді. Органикалық емес табиғат жүйелеріне физикалық, геологиялық (қ. Геохронология), химиялық, т.б. жүйелер жатады. Органикалық жүйеге, яғни тірі жүйелерге қарапайым биолигиялық жүйелер, организмдер, популяциялар, түрлер (қ. жүйеленім), экожүйелер жатады. Органикалық жүйелердің ерекше түрі – әлеуметтік жүйе. Оған қоғамдағы қарапайым әлеуметтік бірлестіктерден бастап, сол қоғамның әлеуметтік-экономикалық құрылымына дейін енеді (қ. Әлеумет, Әлеуметтік байланыс).

Абстрактілік жүйе

Абстрактілік жүйелерге жүйе туралы ұғымдар, гипотезалар, теориялар, ғылыми білімдер, лингвистикалық (тілдік) жүйелер, формалды жүйелер, логикалық жүйелер т.б. жатады.

Тұрғылықты жүйе

Кейбір зерттеушілер жүйелерді басқаша да жіктейді. Мысалы, тұрғылықты (статикалық) жүйе және қозғалмалы (динамикалық) жүйе.

Тұрғылықты жүйелер өзгерістерге төзімді, тұрақты әрі орнықты болып келеді. Олардың төзімділігі мен орнықтылығы өте ұзақ уақыт бойы өзінің бастапқы қалпын сақтай алуынан байқалады.

Қозғалмалы жүйе

Қозғалмалы жүйелерде оның құрамдас бөліктерінің, тіпті, құрылымының өзгерістері ұдайы болып тұрады.

Жабық жүйе

Тағы бір зерттеушілер жүйелерді жабық жүйе және ашық жүйе деп бөледі.

Жабық жүйелер сыртқы ортадан мейлінше оқшауланған. Барлық тұрғылықты жүйелер жабық жүйе болып саналады. Бірақ бұл жағдай олардың ішінде қандай да бір өзгеру процестерінің болуын жоққа шығармайды.

Ашық жүйе

Ашық жүйелер басқа жүйелермен және сыртқы ортамен ұдайы өзара әрекеттестікте болуымен ерекшеленеді. Олардың арасында зат, энергия және ақпарат алмасу процесі жүреді. Барлық ашық жүйелер қозғалмалы жүйелер болып табылады.

Механикалық жүйе

Олар, сондай-ақ, өздігінен тұрақтанатындығымен және реттелетіндігімен сипатталады. Жіктеудің тағы бір үлгісі бойынша, жүйелер механикалық жүйе, органикалық жүйе және гармониялық жүйе болып бөлінеді.

Механикалық жүйе құрамдас бөліктердің қарапайым жиыны емес, алайда олардың төмендегідей ерекшеліктері болады:

• а) бөліктерден құралады;

• ә) оның құрамдас бөліктерін жеке де, сондай-ақ тобымен де басқа құрамдас бөліктермен ауыстыруға болады. Механикалық жүйелер, әдетте, тұрғылықты және жабық болады.

Органикалық жү

Органикалық жүйелердің де өзіндік ерекшеліктері бар:

• а) олар жекелеген, алдын-ала дайын құрамдас бөліктерден құралмайды, қайсыбір бастапқы құрамдас бөліктің (жасуша мен эмбрион тәрізді) біртіндеп және қайтымсыз бөлінуі арқылы басқа құрамдас бөліктер өніп шығады;

• ә) олардың тұтастығын, құрылымын бұзбай, оған бірнәрсені енгізу, я болмаса алып тастау мүмкін емес. Барлық органикалық жүйелер қозғалмалы жүйелер болып табылады. Әдетте, олар салыстырмалы түрде ғана ашық жүйе болып саналады, ал шын мәнінде олар жабық жүйе. Ал гармониялық жүйелер нағыз ашық жүйелер болып табылады.

38 Қазақстанда қолға алынып жатқан баламалы энергия көздерін атаңыз. 1882 жылдың 4 қыркүйегі. Әйгілі ғалым, өнертапқыш Томас Эдисон электр тогын қосатын қондырғыны бұрап J.P.Morgan банкінің кеңсесінде 100 шағын лампаны жақты. Төменгі Манхэттен ауданында Эдисон тұрғызған шағын электр стансасынан жерасты арқылы тартылған сыммен 110 вольттық электр қуаты 59 тұтынушыға ток жеткізді. Әлемде электрлендіру дәуірі һәм оған деген тәуелділік те осы күннен басталған еді. Электр қуатын алудың жолы сан түрлі. Мәселен, көмір­ді, мұнай мен табиғи газ­ды және уран­ды пай­далану ар­қы­лы өндіру – бұл бұ­рын­нан қалыптас­қан әдіс. Со­­ны­­мен бірге, сар­қы­рама мен ағын судан, жел мен күннен, тіпті қал­дық­ты, ескі резеңке дөң­ге­лек­ті жағу арқылы да элек­тр энер­гия­сын алуға болады. Бүгін­де Еуро­па ел­дерін­дегі электр энер­гия­сы өн­дірі­сін­де атом энергия­сы­­ның үлесі 25 пайызды, көмір 25 па­йыз­­ды, табиғи газ 25 пайызды, су энер­гиясы 15 пайызды құрайды. Ке­ле­сі көрсеткіш 4 және 3 пайызбен жел энергиясы мен мұнайдан алы­на­тын электр қуатына тиесілі. Көршіміз Ресейде табиғи газ энер­гия өндірісінің 50 пайы­зын, көмір 16 пайызын, атом 17 пайы­зын, су энергиясы 15 па­йы­зын қам­­та­масыз етеді. Қазіргі күні Қазақстанда электр энергиясының 74 пайыз­дан ас­тамы орталық және солтүс­тік ай­мақтардағы көмір кен орын­­дары­нан өндіріліп, оның 66 па­йыздайы дәл сол индустрия өңір­лердің өзіндегі қажеттілікке жұ­м­­­са­лады. Ал оңтүстік өңір­лер­­де энергия тұтыну оны өндіру­ден екі есеге дейін артып, қуат көзі­нің белгілі бір мөлшерін Өзбек­стан мен Ресейден сатып алуға, Қыр­ғыз­станмен айырбас жасау ар­қы­лы импорттауға тура келіп отыр. Энергетика ми­нистр­лігінің мәлі­метіне сүйенсек, тәуелсіздік жыл­дарында еліміздегі көмір өн­діру­ші кәсіпорындар 2,3 млрд тон­на көмір өндіріп, оның 600 млн тоннадан астамы экспортқа шы­ға­рылса, қалған көлемі ішкі қажет­тілікті өтеген. Еліміз көмір­дің барланған қоры жағынан 8-орын алатыны бел­гілі. Десек те, көмір көзінің де таусылатын кезі бо­лады. Қаз­ба байлықты өндіру ар­қылы өндірісті ұлғайтудың өзі шы­ғын мен үлкен тәуекелді қажет ете­тіндіктен әлемнің көптеген мем­лекеттері жаңа жолды таңдап оты­р. Ол энергияның баламалы түр­лері, яғни қалпына келетін, сар­­қыл­­майтын және қоршаған ор­та­ға зиян келтірмейтін энергия көздері. Елбасы Н.Назарбаев «Қазақ­стан-2050» Стратегиясы – қа­лып­­тас­­қан мемлекеттің жаңа сая­си бағыты» атты ел халқы­на ар­­на­­ған Жолдауында «Көмір­су­­те­гі шикізатының нары­ғын­да ірі ойыншы болып қала оты­рып, біз энергияның бала­ма­лы түр­лерін дамытуға, күн мен жел­дің энер­гиясын пайдаланатын тех­ноло­гия­ларды белсенді енгізуге тиіспіз. Бұл үшін бізде барлық мүм­кіндіктер бар», деп қадап айт­қан болатын. Иә, республика аума­ғының үлкендігі (2 724 902 шар­шы шақырым) мен халықтың орналасу тығыздығының төмен­дігі (1 шаршы шақырымға 5 адам­нан) секілді критерийлер де елді энергия қуатымен жүйелі түрде толықтай жабдықтауда тиімсіз көрсеткіштер беріп отыр. Міне, осы тиімсіздікті шешуге жергілікті өңірлердегі қалпына келтірілетін энергия көздерін пай­да­лану оң әсерін тигізе ала­ды. Бұл тұрғыда оңтүстік өңір­­лер­дегі экологиялық таза энер­­гия көздері ішкі нарықты ар­ты­­ғы­­мен қамтамасыз етіп қана қой­май, көрші елдерге экспорт­тауға мүм­кіндік берер еді. Мәсе­лен, Қытай­да жыл сайын энергия тап­шы­лы­ғы өсіп келеді. Қазақ жері­нің үлкен бөлігі жазық әрі жар­­ты­­лай құрғақшылық­ты өңір­­лер бол­ған­дықтан жел мен күн энер­гия­сын өндіріп алуға қолайлы. Жоңғар қақпасы Жоңғар Алатауы мен Барлық тауының түйіскен жеріндегі әйгілі желді өзектен секундына 70 метрге дейін жететін жел соғады, бұл ТМД аума­ғы бо­йынша аса қуатты жел соға­тын жер саналады. Сондай-ақ, оң­түс­тік аймақта алты ай жаз­дың ыс­ты­­ғын­дағы күн қуатын да есеп­ке алыңыз. Орталық пен батыс өңір­дегі жартылай құрғақ­шы­­лық ауа райын қоссаңыз, күн энер­­гия­сы бата­рея­ларын орна­лас­ты­рып пай­да­лану­дың маңызы да зор. Қазақстанның жел энергиясы қуатының мүмкіндігі жылына 929 млрд киловатт-сағат деп есеп­телген. Қазақ жеріндегі жел­дің жылдық орташа қуаты секун­дына 7 метрден жоғары. Деген­мен, 929 млрд киловатт-сағатты бірден тұтас игеру мүмкін де емес, дамыған мемлектерде де бұл көрсеткіш жалпы энергия өн­ді­рісі көрсеткішінде 20 пайызға жетер-жетпес. Қазіргі кезде елі­міз­дің жалпы генерациясында жаң­ғыр­малы энергия көздерінің үлесі 0,9 пайызды ғана құрап отыр. Энергетика министрлігі кел­тір­ген дерек бойынша, 2015 жылы жаңғырмалы энергия көз­дері­нен өндірілген электр энер­гия­­сы­ның көлемі 0,704 млрд кВт-са­ғатты құраған. 2020 жылға дейін ел Үкіметі 34 жел энер­ге­ти­­ка стансасы (1787 мегаватт қуат­пен) жұмыс істейді деп жос­пар­­ла­ған. Дегенмен, желдің өзі те­гін бол­ғаны­мен, оның энер­ге­ти­­ка­лық жүйесі тегін емес. Алын­­ған энер­гияны тұтынушыға жет­кізу, қон­дыр­ғылардың бағасы бі­раз қар­жы салуды талап етеді. Жел қон­дыр­ғылары сияқты күн бата­рея­­лары да үзіліспен жұмыс іс­тей­ді. Бұлтты күндері, түнде ол қон­дыр­ғылардан тұрақты түр­де қа­жет­ті ток алу мүмкін емес. Жаң­ғыр­­малы энергия көздеріне көшу­дің қиын­дығы бір жағынан оның үл­кен шығынды қажет ете­тін­дігін­де. Сол себепті одан алына­тын қуат­тың құны да қымбатқа түседі. Дегенмен, көптеген мем­лекет­тер, оның ішінде біздің еліміз де бар, салаға айтарлықтай мемлекеттік қолдау көрсетуде. Мәселен, 2016 жылы 1 кВт-сағатқа белгілен­ген тариф 25 теңгеге тең келеді. Энер­­ге­тика министрлігінің жос­­пары­н­­ша, бұл бағыттағы жұ­мыс­тар кезең-кезеңмен іске асы­ры­лып, 2020-2025 жылдардан кейін жаңғырмалы энергия көздері нысандарында электр энер­гия­сын өндіру айтарлықтай арзан­дай­тын болады. Жалпы, еліміз­дегі энергетика саласы инновация­лық жаңалыққа мұқтаж. Егер Қазақ­стан энергетикалық жаңғы­ру бағытын­да өздігінен жаңа тех­но­логияны иге­ре алмаса, да­мы­ған мемлекеттер­дің техно­ло­гия­сын сатып алуға немесе көші­ріп, үйренуге тура кел­мек. Жаңғырмалы энергия көз­­дерін игерудің жүйелі негізі ЭКСПО-2017 көрмесінен кейін жа­салуы да мүмкін. Көрменің ар­қа­сында елімізге дамушы елдер­дің осы саладағы жаңа техно­логиясы мен соңғы инно­ва­ция­лық жаңа­лығы келетін болады. 39 Элементар бөлшектердің анықтамасы жəне негізгі сипаттамаларын атаңыз. Физиканың даму барысында элементар бөлшектер ұғымы бiраз өзгерiске ұшырады. Алғашқы кезде элементар деп iшкi құрылымы жоқ, басқа құрамдас бөлiктерге ыдырамайтын бөлшектердi түсiндi. Бүгiнгi күннiң түсiнiгi бойынша элементар бөлшектерден олардың iшкi құрылымының болмауы талап етiлмейдi. Элементар бөлшектер деп, физика ғылымының қазiргi даму дәрежесiнде бос күйiнде кездесетiн қарапайым бөлшектерден тұрады деп есептеуге болмайтын бөлшектердi айтады. Элементар бөлшектердi кейде субъядролық бөлшектер деп те атайды. Қазiргi заманның элементар бөлшектер физикасы осы бөлшектердiң қасиеттерiн анықтайды, оларды классификациялайды, iргелi әсерлесудiң қасиеттерiн зерттейдi және осы әсердiң салдарынан олардың бiр бiрiне ауысуларын зерттейдi. Соңғы кездерi элементар бөлшектердiң iшкi құрылымдары да кеңiнен зерттелуде.Бұл бөлшектердiң көптеген ерекшелiктерi, соның iшiнде iшкi құрылымы тек жеткiлiктi жоғарғы энергияда ғана көрiнiс табады. Сондықтан элементар бөлшектер физикасын жоғарғы энергия физикасы деп те атайды.Кейбiр элементар бөлшектер табиғатта бос немесе босаң байланысқан күйде кездеседi. Бiздi қоршаған дүние негiзiнен осы бөлшектерден құралған. Мұндай бөлшектердiң қатарына ядро құрамына кiретiн протондар және нейтрондар, атомның қабыршығын құрайтын электрондар, электромагниттiк өрiстiң кванттары болып табылатын фотондар (γ-кванттар) жатады. Сәл кейiнiрек ядроның β-ыдырауы кезiнде туатын ν_e нейтрино және антинейтрино, ядролық әсерлесудiң тасымалдаушылары болып табылатын пи-мезондар ( π⁺ , π⁰ , π^–) ашылды. Бұдан әрi осы бөлшектердiң антибөлшектерi ашылды. Уақыт өте келе элементар бөлшектердiң саны күрт өстi. Бүгiнгi күнде олардың жалпы саны антибөлшектерiн қоса есептегенде 350 ден асып түседi. Бiрақ олардың аса көп бөлiгi орнықсыз бөлшектер. Олар табиғатта бос күйiнде кездеспейдi. Оларды тек арнайы зертханаларда үлкен жылдамдықтағы орнықты бөлшектердi соқтығыстыру арқылы алады.Осылай туындылаған орнықсыз бөлшектер тез арада ыдырап кетедi де ақырында орнықты бөлшектер пайда болады. Бөлшек пен антибөлшек кездесетiн болса жойылып, екi кейде үш фотонға айналады. Бұл құбылысты аннигиляция деп атайды. Мысалы электрон мен оның антибөлшегi позитрон кездескен кезде мынадай түрлену болады Бұл үрдiс кезiнде электр зарядының, энергияның, импульстiң және импульс моментiнiң сақталу заңы орындалады. 1933 жылы Ф. и И.Жолио-Кюри керi процесс – атом ядросының маңындағы гамма кванттан электрон-позитронның тууынбайқады. Энергияның сақталу заңы бойынша мұндай гамма-кванттың энергиясы электрон мен позитронның тыныштық энергияларының қосындысынан артық болуы керек.Антибөлшектерден атом құралуы мүмкiн. Мысалы антисутегiнiң атомында терiс зарядталған антипротонның маңында оң зардталған позитрон қозғалып жүредi.Элементар бөлшектердiң кестесiнде өмiр сүру 10^-20с-тан артық болатын элементар бөлшектер жөнiнде деректер келтiрiлген. Ол жердегi бөлшектер олардың массаларының өсу ретiмен келтiрiлген. Мұндағы жеңiл бөлшектер лептондар, ал одан ауырырақтары мезондар, ал ең ауырлары бариондар деп аталады. Мезондар мен бариондар адрондар деп аталатын топқа кiредi. Бұл кестедегi топтардың еш қайсысына кiрмейтiн фотон ерекше тұр.