- •1.1. Модель Резерфорда
- •1.2. Линейчатый спектр атома водорода
- •1.3. Постулаты Бора
- •1.4. Опыт Франка и Герца
- •1.5. Спектр атома водорода по Бору
- •3.1. Волновая функция
- •3.2. Временное уравнение Шредингера
- •2.4. Природа электронов
- •2.5. Электрон – частица или волна
- •2.6. Соотношение неопределённости
- •3. Уравнение Шредингера
- •3.3. Движение свободной частицы
- •3.4. Движение частицы в одномерной прямоугольной потенциальной яме.
- •3.6. Уравнение Шредингера для потенциального барьера. Туннельный эффект.
- •3.7. Уравнение Шредингера для атома водорода в основном состоянии.
- •3.8. Решение уравнения Шредингера для н-подобных атомов
- •3.9. Пространственное распределение электрона в н
- •3.10. Спин электрона. Спиновое квантовое число
- •3.11 Распределение электронов в атоме по состояниям
- •3.12. Периодическая система элементов Менделеева
- •3.13. Рентгеновский спектр.
- •4.1. Физическая природа химической связи.
- •4.2. Типы химических связей
- •4.3. Понятие об энергетических уровнях молекул
- •4.4. Колебательный и вращательный спектр
- •5. Элементы квантовой электроники
- •5.1. Спонтанное и вынужденное излучение
- •5.2. Принцип работы оптического квантового генератора. (окг или лазера).
- •5.3. Свойства лазерного излучения.
- •6. Элементы физики твёрдого тела
- •6.1. Зонная теория кристалла
- •6.2. Теплоёмкость кристалла
- •6.3. Элементы квантовой статистики
- •6.4 Электропроводность металлов.
- •6.5 Полупроводники
- •7. Физика ядра элементарных частиц.
- •7.1. Основные свойства и строение ядра.
- •7.2. Ядерные силы
- •7.3. Модель ядра
- •7.4 Энергия связи ядра
- •7.5. Естественная радиоактивность
- •7.6 Закон радиоактивного распада
- •7.7. Правила смещения
- •7.11 Ядерные реакции
- •7.12 Реакция деления ядра
- •7.13 Цепная реакция деления
- •7.14 Термоядерные реакции синтеза легких ядер
- •7.15 Элементарные частицы
- •7.16 Кварк
- •7.17 Космическое излучение.
7.11 Ядерные реакции
Ядерные реакции – это взаимопревращения ядер при взаимодействии друг с другом или с элементарными частицами.
ZXA+ Z2aA2Z3YA3+ Z4bA4; XZ1A1(a b)= Z3YA3.
1) Z1+Z2= Z3+Z4 – следствие закона.
2) A1+A2= A3+A4 – закон сохранения массы.
3) р1+р2= р3+р4 – закон сохранения импульса.
4) Е1+Е2= Е3+Е4 – закон сохранения энергии.
Е= m0C2+ Ek; (mn1+ mn2)C2= (mn3+ mn3)C2.
5) L=mVr; L1+L2= L3+L4 – закон сохранения момента импульса.
6) закон сохр. Спина.
7) закон сохр. барионного заряда.
Экзотермические реакции - выделение теплоты, а эндотермические – поглощение. Любая ядерная реакция протекает (по Нильсу Бору)
1) при бомбардировке ядра X-частицей образуется составное ядро. X+a C Y+b.
2) нуклоны в ядре С при поглощении энергии от частицы а испытывают множество столкновений. И при этом найдется хотя бы 1 нуклон, имеющий энергию достаточную для вылета из ядра и в результате образуется ядро Y. Время жизни составного ядра С: tC≈10-15÷10-12 cек. Оценим время между двумя столкновениями: τ≈10-15/107 (Е порядка 1 МэВ, скорость порядка 107 м/с) ≈10-22 сек. Q=[(m1+m2)-(m3+m4)]C2 – количество теплоты в рез. реакции.
m1= m0(X) – масса покоя ядра Х. m3= m0(Y) – масса покоя ядра Y. m1+m2> m3+ m4; Q>0 – экзотермическая реакция.
m1+m2< m3+ m4; Q<0 – эндотермическая реакция. . Q=931[(m1+m2)-(m3+m4)] МэВ. Е1+Е2= Е3+Е4; m1C2+ T1+ m2C2+ T2= m3C2+ T3+ m4C2+ T4 ( Т – кинет. энергия). Q= T1+ T2- (T3+T4).
7.12 Реакция деления ядра
Ферми, Ганн и др. обнаружили, что при облучении ядра U нейтронами образуется 2 осколка U, примерно равной массы, и выделяется большое кол-во энергии.
Свойства реакции деления ядра:
1) (РИС45)
Удельное σсв урана меньше σсв лантана и бария примерно на 1 МэВ. U92238200 МэВ. 1г. U238~Q (3,5 тонны угля).
2) Сопровождающееся испусканием двух-трех вторичных нейтронов, что важно для осуществления цепных ядерных реакций. Это обусловлено тем, что тяжелые ядра перегружены нейтронами N/Z1,6.
3) При дальнейшем делении осколков U этот избыток не ликвидируется. В действительности при делении ядра U образуется примерно 80 осколков.
4) Механизм деления урана 238 объясняется с помощью капельной модели ядра. Ядро – капля электрически заряженной несжимаемой жидкости.
7.13 Цепная реакция деления
Это реакция деления, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции. Коэф-т размножения нейтронов к равен отношению числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем k=Nk+1/Nk; Nk+1=Nkk; (k-1)N – прирост числа нейтронов. dN/dt – скорость цепной реакции; dN/dt=(k-1)N/T, где Т – время жизни одного поколения. (N0 to N)dN/N= (0 to t)((k-1)/T)dt ln N/N0= (k-1)t/T; N=N0e(k-1)t/T. Если k>1, развивается цепная реакция; если к=1, то самоподдерживающаяся цепная реакция; k<1 – затухающая цепная реакция.
1) Захват медленных нейтронов ядрами урана 235 с последующим делением и испусканием нейтронов. к увеличивается.
2) Из-за конечных размеров активной зоны и большой проникающей способности нейтронов часть из них покидает зону. k уменьшается.
3) Часть нейтронов захватывается ядрами неделящихся примесей. k уменьшается.
4) k зависит от природы и кол-ва делящегося вещества, от размеров и формы активной зоны.
Минимальные размеры активной зоны при которых возможно осуществление цепной реакции, называется критическими размерами. Это влияет на к.
Минимальная масса делящегося вещ-ва, необходимого для цепной реакции называется критической массой.
1) Неуправляемые (атомный взрыв) цепные реакции. Чтобы не было взрыва при хранении, ее хранят в виде двух кусков, с массами меньше критической. Используется уран 235 или плутоний 239. (РИС46)
2) Управляемые цепные реакции. Осуществляются в ядерных реакторах. Ядерное горючее уран 235 0,7% и уран 238 99,27%.
3) Замедлители нейтронов. Дейтерий – тяжелая вода. Теплоноситель для вывода тепла; устройство для регулирования скорости реакции (стержень B, K). Защитная оболочка (железобетон). Используется уран 235-92. (РИС47)