![](/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
§ 260. Резонансное поглощение -излучения (эффект Мeссбауэра**)
Как
уже указывалось, дискретный
спектр
-излучения
обусловлен дискретностью энергетических
уровней ядер атомов. Однако,
как следует из соотношения неопределенностей
(215.5), энергия возбужденных состояний
ядра принимает значения в пределах
— время
жизни
ядра в
возбужденном
состоянии. Следовательно, чем меньше
Аt,
тем больше неопределенность
энергии
возбужденного
состояния,
только
для основного состояния стабильного
ядра (для него
).
Неопределен-
ность энергии квантово-механической системы (например, атома), обладающей дискретными уровнями энергии, определяет естественную ширину энергетического уровня (Г). Например, при времени жизни возбужденного состояния, равного 10~13 с, естественная ширина энергетического уровня примерно 10 -2 эВ.
Неопределенность
энергии возбужденного состояния,
обусловливаемая конечным временем
жизни возбужденных состояний
ядра, приводит к
немонохроматичности
-излучения, испускаемого при
переходе ядра из возбужденного состояния
в основное. Эта немонохроматичность
называется естественной
шириной линия
-излучения.
При
прохождении
-излучения
в веществе помимо описанных выше (см.
§ 259) процессов
(фотоэффект, комптоновское
рассеяние, образование электронно-позитрон-ных
пар) должны
в принципе наблюдаться также резонансные
эффекты. Если ядро облучить
-квантами
с энергией, равной разности одного из
возбужденных и основного энергетических
состояний ядра,
то может иметь место резонансное
поглощение
-излучения
ядрами: ядро поглощает
-квант
той же частоты, что и частота излучаемого
ядром
-кванта при переходе ядра из
данного возбужденного состояния в
основное.
Наблюдение резонансного
поглощения
-квантов
ядрами считалось долгое время невозможным,
так как при переходе ядра из возбужденного
состояния с энергией Е
в основное (его энергия
принята равной нулю) излучаемый
-квант
имеет энергию
несколько меньшую, чем Е,
из-за отдачи ядра в
процессе излучения:
где
—
квиетическая энергия отдачи ядра. При
возбуждении же ядра и переходе его из
основного состояния в возбужденное с
энергией Е
-квант
должен иметь энергию
где
—
энергия отдачи, которую
-квант
должен передать поглощающему ядру.
Таким образом, максимумы
линий излучения и поглощения сдвинуты
друг относительно друга на
величину
(рис.
344). Используя закон сохранения импульса,
согласно которому в рассмотренных
процессах излучения и поглощения
импульсы
■кванта и ядра должны быть равны,
получим
(260.1)
Например, возбужденное
состояние изотопа иридия
имеет
энергию 129 кэВ, а время его жизни порядка
10-10
с, так что ширина уровня
эВ.
Энергия же
отдачи при излучении с этого уровня, согласно (260.1), приблизительно равна 5*10-2 эВ, т. е. на три порядка больше ширины уровня. Естественно, что никакое резонансное поглощение в таких условиях невозможно (для наблюдения резонансного поглощения линия поглощения должна совпадать с линией излучения). Из опытов также следовало, что на свободных ядрах резонансное поглощение не наблюдается.
Резонансное поглощение
-излучения
в принципе может быть получено только
при компенсации потери
энергии на отдачу ядра. Эту
задачу решил в 1958 г. Р. Мёссбауэр
(Нобелевская премия 1961 г.). Он исследовал
излучение и поглощение
-излучения
в ядрах, находящихся в кристаллической
решетке, т. е. в связанном состоянии
(опыты проводились
при низкой температуре). В данном случае
импульс и энергия отдачи передаются
не одному ядру, излучающему
(поглощающему)
-квант,
а всей кристаллической решетке в
целом. Так как кристалл обладает гораздо
большей массой по сравнению с массой
отдельного ядра, то в соответствии с
формулой (260.1) потери энергии на отдачу
становятся исчезающе малыми. Поэтому
процессы излучения и поглощения
-излучения
происходят практически без потерь
энергии (идеально упруго).
Явление упругого испускания
(поглощения)
-квантов
атомными ядрами, связанными в твердом
теле, не сопровождающееся изменением
внутренней энергии тела, называется
эффектом Мёссбауэра. При рассмотренных
условиях линии излучения и поглощения
у-излучения практически совпадают и
имеют весьма малую ширину, равную
естественной ширине Г.
Эффект Мёссбауэра
был открыт на глубоко охлажден-
ном
(с
понижением температуры колебания
решетки «замораживаются»), а впоследствии
обнаружен более чем на 20 стабильных
изотопах (например, 57Fe,
67Zn).
Мёссбауэр вооружил
экспериментальную физику новым методом
измерений невиданной прежде точности.
Эффект Мёссбауэра позволяет измерять
энергии (частоты) излучения с относительной
точностью
поэтому
во многих облас-
тях науки и техники может
служить тончайшим «инструментом»
различного рода измерений. Появилась
возможность измерять тончайшие
детали
-линий,
внутренние магнитные и электрические
поля в твердых телах и т. д.
Внешнее воздействие (например, зеемановское расщепление ядерных уровней или смещение энергии фотонов при движении в поле тяжести) может привести к очень малому смещению либо линии поглощения, либо линии излучения, иными словами, привести к ослаблению или исчезновению эффекта Мёссбауэра. Это смещение, следовательно, может быть зафиксировано. Подобным образом в лабораторных условиях был обнаружен (I960) такой тончайший эффект, как «гравитационное красное смещение», предсказанный общей теорией относительности Эйнштейна.