- •Гипотеза м. Планка (1900 г.)
- •Квантовая теория света Эйнштейна (1905 г.)
- •Интерференция света. Условия получения интерференционной картины. Условия максимума и минимума при интерференции
- •37. Когерентность. Интерференция в тонких пленках.
- •Кольца Ньютона
- •Когерентность и монохроматичность световых волн
- •Когерентностью называется согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов.
- •Условие временной когерентности:
- •Условие пространственной когерентности:
- •Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона
- •Условие максимума
- •Условие минимума
- •38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Явление дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля
- •Метод зон Френеля
- •Дифракция Френеля на простейших преградах
- •39. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка, ее разрешающая способность Дифракция Фраунгофера на одной щели
- •Дифракционная решетка, ее разрешающая способность
- •Пространственная решетка. Рассеяние света
- •41. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
- •42. Тепловое излучение, его характеристики. Абсолютно черное тело
- •Характеристики теплового излучения
- •43. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина
- •2. Закон Стефана-Больцмана
- •Квантовая гипотеза м. Планка (1900 г.)
- •Тепловые источники света
- •44. Фотоэффект. Законы фотоэффекта
- •Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
- •Применение фотоэффекта
- •45. Развитие представлений о строении атома. Модели Томсона и Резерфорда. Спектры излучения и поглощения в атомах водорода
- •Спектры излучения и поглощения в атомах водорода
- •46. Постулаты Бора. Квантование орбит. Боровская теория атома водорода
- •Спектр атома водорода по Бору
- •47. Характеристики атомного ядра. Атомная единица массы. Изотопы. Состав атомного ядра Размер, состав и заряд атомного ядра. Массовое и зарядовое числа
- •Характеристики ядра
- •48. Устойчивость атомных ядер. Энергия связи. Деление тяжелых ядер и синтез легких. Термоядерная энергия.
- •Цепная реакция деления
- •Реакции синтеза (термоядерные реакции)
- •Понятие о ядерной энергетике
- •49. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада
- •Виды радиоактивного излучения
- •Закон радиоактивного распада
- •1Бк активность нуклида, при которой за 1 с происходит один акт распада.
- •Закономерности , и распадов
- •Дозы излучений
Характеристики ядра
Зарядовым числом Z называют число протонов, входящих в состав атомного ядра, (это порядковый номер в периодической таблице Менделеева). Заряд ядра равен Ze, где e – элементарный заряд.
Массовым числом А называют общее число нуклонов в ядре. Обозначив число нейтронов символом N, имеем
.
Обозначение ядер: : водород; гелий; кислород и т.д.
Изотопами называются ядра одного и того же химического элемента (Z одинаковы), но с разными числами нейтронов (А различные).
Водород имеет три изотопа:
протий (Z = 1, N = 0);
дейтерий (Z = 1, N = 1);
тритий (Z = 1, N = 2).
Изобарами называются ядра с одинаковыми массовыми числами, на разными зарядовыми числами.
Примеры изобар: бериллий; бор; углерод;
48. Устойчивость атомных ядер. Энергия связи. Деление тяжелых ядер и синтез легких. Термоядерная энергия.
Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными. Они представляют собой проявление самого интенсивного из всех известных в физике видов взаимодействия – так называемого сильного взаимодействия. Ядерные силы примерно в 100 раз превосходят электростатические силы и на десятки порядков превосходят силы гравитационного взаимодействия нуклонов. Важной особенностью ядерных сил является их короткодействующий характер.
Энергия связи ядра равна минимальной энергии, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные частицы. Из закона сохранения энергии следует, что энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.
Энергию связи любого ядра можно определить с помощью точного измерения его массы. Плотность ядерного вещества 1017 кг/м3. Массу ядер определяют с помощью масс-спектрометров – приборов, разделяющих пучки заряженных частиц с помощью электрических и магнитных полей. Эти измерения показывают, что масса любого ядра mя всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов:
(1)
Разность масс называетсядефектом массы.
По дефекту массы можно определить с помощью формулы Эйнштейна E = mc2 энергию, выделившуюся при образовании данного ядра, т. е. энергию связи ядра Eсв:
(2)
Пример. Энергия связи ядра гелия :mя = 4,00260 а. е. м.; 2mp + 2mn = 4, 03298 а. е. м.; Δm = 0,03038 а. е. м.; Eсв = Δmc2 = 28,3 МэВ. Для 1 г гелия это энергия 1012 Дж. Примерно такая же энергия выделяется при сгорании почти целого вагона каменного угля.
Рис.
1.
Удельная
энергия связи ядер
В случае стабильных легких ядер, где роль кулоновского взаимодействия невелика, числа протонов и нейтронов Z и N оказываются одинаковыми (,,). Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется увеличением энергии кулоновского отталкивания протонов. Наиболее устойчивыми с энергетической точки зрения являются ядра элементов средней части таблицы Менделеева.
Наиболее устойчивы магические ядра с числом протонов 2(He), 8(O2), 20(Ca), 28(Ni), 50(Sn), 82(Pb). Из них дважды магические ядра:
, ,,,.
Существуют две возможности получения положительного энергетического выхода при ядерных превращениях:
1) деление тяжелых ядер на более легкие (ядерная реакция деления) при делении ядра урана выделяется энергия, равная 0,9 МэВ/нуклон;
2) слияние легких ядер в более тяжелые (термоядерная реакция синтеза) при синтезе одного ядра гелия из двух ядер дейтерия выделится энергия, равная 6 МэВ/нуклон.
Синтез легких ядер сопровождается примерно в 6 раз большим выделением энергии на один нуклон по сравнению с делением тяжелых ядер.