![](/user_photo/_userpic.png)
- •Г лава 27 Теория атома водорода по Бору
- •§ 208. Модели атома Томсона и Реэерфорда
- •§ 209. Линейчатый спектр атома водорода
- •§ 210. Постулаты Бора
- •§ 211. Опыты Франка и Герца
- •§ 212. Спектр атома водорода по Бору
- •Глава 28 Элементы квантовой механики
- •§ 213. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества
- •§ 214. Некоторые свойства волн да Бройля
- •§ 215. Соотношение неопределенностей
- •§ 216. Волновая функция и её статистический смысл
- •§ 217. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний
- •§ 219. Движение свободной частицы
- •§ 220. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной ям*» с бесконечно высокими «стенками*
- •§ 221. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер. Туннельный эффект
- •§ 222. Линейный гармонический осциллятор • квантовой механике
- •Глава 29
- •§ 223. Атом водорода в квантовой механике
- •2. Квантовые числа. В квантовой механике доказывается, что уравнению Шредин-гера (223.2) удовлетворяют собственные функции определяемые тремя
- •§ 225. Спин электрона. Спиновое квантовое число
- •§ 226. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны
- •§ 227. Принцип Паули. Распределение электронов в атома по состояниям
- •§ 228. Периодическая система элементов Менделеева
- •§ 229. Рентгеновские спектры
- •§ 230. Молекулы: химические связи, понятие об энергетических уровнях
- •§ 231. Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние света
- •§ 232. Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучения
- •§ 233. Оптические квантовые генераторы (лазеры) .
- •Глава 30 Элементы квантовой статистики
- •§ 234. Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения
- •§ 235. Понятие о квантовой статистика Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака
- •§ 236. Вырожденный электронный газ в металлах
- •§ 237. Понятие о квантовой теории теплоемкости. Фононы
- •§ 238. Выводы квантовой теории электропроводности металлов
- •§ 103) Дает, что а также аномально большие величины (порядка сотен
- •§ 239. Сверхпроводимость. Понятие об эффекте Джозефсона
- •Глава 31 Элементы физики твердого тела
- •§ 240. Понятие о зонной теории твердых тел
- •§ 241. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории
- •§ 242. Собственная проводимость полупроводников
- •§ 243. Примесная проводимость полупроводников
- •§ 244. Фотопроводимость полупроводников
- •§ 245. Люминесценция твердых тел
- •§ 246. Контакт двух металлов по зонной теории
- •1. Контактная разность потенциалов зависит лишь от химического состава и температуры соприкасающихся металлов.
- •§ 247.. Термоэлектрические явления и их применение
- •§ 248. Выпрямление на контакте металл — полупроводник
- •§ 249. Контакт электронного и дырочного полупроводников
- •§ 250. Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы)
- •7 Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
- •Глава 32 Элементы физики атомного ядра
- •§ 251. Размер, состав и заряд атомного ядра. Массовое и зарядовое числа
- •§ 252. Дефект массы и энергия связи ядра
- •§ 253. Спин ядра и его магнитный момент
- •§ 254. Ядерные силы. Модели ядра
- •§ 255. Радиоактивное излучение и его виды
- •§ 256. Закон радиоактивного распада. Правила смещения
- •§ 257. Закономерности а-раепада
- •§ 258. -Распад. Нейтрино
- •§ 259. Гамма-излучение и его свойства
- •§ 260. Резонансное поглощение -излучения (эффект Мeссбауэра**)
- •§ 261. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц
- •§ 262. Ядерные реакции и их основные типы
- •1) По роду участвующих в них частиц — реакции под действием нейтронов; реакции под действием заряженных частиц (например, протонов, дейтронов, частиц); реакции под действием -квантов;
- •§263. Позитрон., -Распад. Электронный захват '-
- •§ 264. Открытие нейтрона. Ядерные реакции под действием
- •§ 265. Реакция деления ядра
- •§ 266. Цепная реакция деления
- •§ 267. Понятие о ядерной энергетике
- •§ 268. Реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемых термоядерных реакций
- •1) Протонно-протонный, или водородный, цикл, характерный для температур (примерно 107 к):
- •2) Углеродно-азотный, или углеродный, цикл, характерный для более высоких температур (примерно 2• 107 к):
- •Глава 33 Элементы физики элементарных частиц
- •§ 269. Космическое излучение
- •§ 270. Мюоны и их свойства
- •§ 271. Мезоны и их свойства
- •§ 272. Типы взаимодействий элементарных частиц
- •§ 273. Частицы и античастицы
- •§ 274. Гипероны. Странность и четность элементарных частиц
- •§ 275. Классификация элементарных частиц. Кварки
§ 252. Дефект массы и энергия связи ядра
Исследования показывают, что атомные ядра являются устойчивыми образованиями. Это означает, что в ядре между нуклонами существует определенная связь.
Массу ядер очень точно
можно определить с помощью масс-спектрометров
— измерительных приборов, разделяющих
с помощью электрических и магнитных
полей пучки заряженных частиц (обычно
ионов) с разными удельными зарядами
Масс-спектрометрические измерения
показали, что масса
ядра меньше, чем сумма масс составляющих
его нуклонов. Но так
как всякому изменению массы (см. § 40)
должно соответствовать изменение
энергии, то, следовательно, при образовании
ядра должна выделяться определенная
энергия. Из закона сохранения энергии
вытекает и обратное: для разделения
ядра на составные части необходимо
затратить такое же количество энергии,
которое выделяется при его образовании.
Энергия, которую необходимо затратить,
чтобы расщепить ядро на отдельные
нуклоны, называется энергией связи
ядра (см. § 40).
Согласно выражению (40.9), энергия связи нуклонов в ядре
(252.1)
где
—
соответственно массы протона, нейтрона
и ядра. В таблицах обычно
приводятся не массы
ядер,
а массы т атомов.
Поэтому для энергии связи ядра пользуются
формулой
(252.2)
где mH
— масса атома водорода. Так как тн
больше тр
на величину
то
первый член
в квадратных скобках
включает в себя массу Z
электронов. Но так как масса атома т
отличается от массы
ядра
как
раз на массу Z
электронов, то вычисления по
формулам (252.1) и (252.2) приводят к одинаковым результатам. Величина
называется дефектом массы ядра. На эту величину уменьшается масса всех нуклонов при образовании из них атомного ядра. ,
Часто вместо энергии связи
рассматривают удельную энергию связи
—
энергию связи, отнесенную к одному
нуклону. Она характеризует устойчивость
(прочность) атомных ядер, т. е. чем
больше
тем
устойчивее ядро. Удельная энергия связи
зависит от массового числа
А элемента
(рис. 342). Для легких ядер
удельная
энергия связи круто
возрастает до 6-7 МэВ, претерпевая целый
ряд скачков (например, для
МэВ,
для
МэВ),
затем более медленно возрастает до
максимальной величины 8,7 МэВ у элементов
с A=50
- 60, а потом постепенно уменьшается у
тяжелых элементов (например, для 92238U
она составляет 7,6 МэВ). Отметим для
сравнения, что энергия связи валентных
электронов в атомах составляет примерно
10 эВ (в 106!
раз меньше).
Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется тем, что с возрастанием числа протонов в ядре увеличивается и энергия их кулоновского отталкивания. Поэтому связь между нуклонами становится менее сильной, а сами ядра менее прочными.
Наиболее устойчивыми
оказываются так называемые магические
ядра, у которых . число протонов или
число нейтронов равно одному из
магических чисел: 2,8,20,28, 50, 82, 126. Особенно
стабильны дважды магические ядра, у
которых магическими являются и число
протонов, и число нейтронов (этих ядер
насчитывается всего пять:
Из
рис.
342 следует, что наиболее устойчивыми с
энергетической точки зрения являются
ядра средней части таблицы Менделеева.
Тяжелые и легкие ядра менее устойчивы.
Это означает, что энергетически выгодны
следующие процессы: 1) деление тяжелых
ядер на более легкие; 2) слияние легких
ядер друг с другом в более тяжелые. При
обоих процессах выделяется огромное
количество энергии; эти процессы в
настоящее время осуществлены
практически: реакции деления и
термоядерные реакции.