Электрон
Дж. Томсон измерил удельный заряд e / m катодных лучей для различных материалов катодов и получил одинаковое значение. Частицы, обнаруженные Томсоном, обладают единичным электрическим зарядом e и массой примерно в 2000 раз меньше массы самого лёгкого из известных атомов – атома водорода. Частицы входят в состав всех атомов. Частицы катодного излучения были названы Х. Лоренцом электронами.
1909 г. Р. Милликен измерил величину электрического заряда электрона в экспериментах с масляными каплями, подвешенными в электрическом поле.
qe 1, 6 10 19 Кл
Радиоактивность
1896 – А. Беккерель. Открытие радиоактивности
Радиоактивность
1896 - А. Беккерель явление радиоактивности
1898 – Пьер Кюри и Мария Кюри-Склодовская радиоактивность изотопов радия Ra и полония Po 1899 - Э. Резерфорд радиоактивный изотоп урана испускает
положительно (α) и отрицательно (β-) заряженные частицы 1919 - П. Виллард
радиоактивный изотоп урана испускает γ-кванты
Радиоактивность — ядерное явление.
Альфа-частицы и бета-частицы (электроны, позитроны) испускаются при самопроизвольном распаде ядер. Гамма-лучи возникают при перераспределении электрического заряда внутри ядра.
Рассеяние α-частиц
Схема эксперимента, в котором Резерфорд исследовал рассеяние альфа-частиц
Золотая фольга
Атомное ядро
1911 - Э. Резерфорд. Открытиеатомного ядраядра
19779 Au 19779 Au |
|
|
|
Z Z |
e2 |
|
tg |
|
|||
|
|
1 2 |
|
||
|
2 |
2bE |
|||
|
|
|
|||
d |
|
Z1Z2e2 2 |
|
1 |
|
|
|
Z e Z |
e |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
1 2 |
|
|
d |
4E |
|
|
|
|
|
||||||
|
4 |
R |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
sin |
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт Резерфорда
Зависимость силы, действующей на точечный заряд, от расстояния r до центра однородно заряженной сферы радиусом R . Вне сферы эта сила
пропорциональна q '/ r 2 Qr / R3 , где q ' Q(r / R)3 —
заряд, заключенный в пределах сферы радиусом r .
Размератомного ядрара
Бомбардирующие свинцовую мишень α-частицы рассеиваются в соответствии с формулой Резерфорда, если их энергия не превышает 27 МэВ. При больших энергиях α-частица настолько приближается к ядру Pb, что между нуклонами α-частицы и ядра Pb возникает сильное взаимодействие посредством ядерных сил, и интенсивность рассеяния падает по сравнению с предсказываемой формулой Резерфорда.
R(ядра) 1,3 A1/3 10 13 cм
R(Pb) 7 фм
Сечениереакции ичисло событийбытий NN
dN( , ) |
j s n l |
d ( , ) |
|
d |
d |
||
|
Nj n l s
•N – число событий в секунду.
•j – поток частиц а через 1 см2 поверхности
мишени.
•n – число частиц b в 1 см3 мишени.
•s – площадь мишени в см2
•– сечение реакции
N |
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
n |
|
|
l s |
|
|
|
|
|||
события |
|
|
число частиц а |
|
|
|
|
|
число частицb |
|
|
см |
|
|
см2 |
|
|
|
см2 |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
сек |
сек× см2 |
|
|
|
|
|
см3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
СистемаГаусса
Длина
Масса
Время
Энергия
E mc2
Длина
Скорость света Заряд электрона
Постоянная Планка
1 |
см 10 2 м |
1 |
г 10 3 кг |
1 |
с |
1 |
эВ 1,6 10 12 эрг 1,6 10 19 Дж. |
1 |
эВ =10–3 кэВ = 10–6 МэВ =10–9 ГэВ = 10–12 ТэВ |
1 |
фм (ферми) 10 13 см |
1 |
Å (ангстрем) = 10–8 см |
c 3 1010 см·с–1
e4,8 10 10 ед. СГС
h 6,58 10 22 МэВ·с 2
c 197 |
МэВ·фм; |
e2 |
|
|
1 |
|
c |
137 |
|||||
|
|
|
||||
Пример
-частица (Z1 = 2) с кинетической энергией 5 МэВ испытывает лобовое столкновение с ядром золота (Z2=79).
Рассчитать расстояние максимального сближения -частицы
с ядром золота.
|
|
|
E |
|
|
Z 1 e Z 2 e |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
R |
|
(Z |
Z |
e2 ) |
|
|
Z |
Z |
2 |
|
e2 |
c |
|||||
|
1 |
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
c |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
||||
|
|
2 79 |
|
|
|
1 |
200 МэВ фм 50 фм |
||||||||||
5 МэВ |
|
|
|||||||||||||||
|
137 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Протон
1911 – Открытие атомного ядра
19779 Au 19779 Au
1919 – Открытие протона
147 N p 178 O
Протон – ядро атома водорода
Энергия покоя протона Mc2 938,3 МэВ Электрический заряд протона Q 1e
Нейтрон
1932 – Открытие нейтрона. Дж. Чадвик
49 Be n 126 C
Энергия покоя нейтрона Mc2 939,6 МэВ Электрический заряд нейтрона Q 0
Искусственная радиоактивность
1933. Ф. Жолио-Кюри, И. Жолио-Кюри
1327 Al 1530 P n
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30P 30Si |
||||
15 |
T |
2.5 мин |
14 |
|
|
1/ 2 |
|
|
|
Атомное ядроо
Атомное ядро состоит из нейтронов и протонов.
Z – заряд ядра, число протонов в ядре N – число нейтронов в ядре
A = N + Z – массовое число
20882 Pb
Z = 82 N = 126 A = 208
Ядра с одним и тем же значением Z, но с разными значениями A называются изотопами. Различные изотопы данного элемента обозначают, приписывая к символу химического элемента верхний индекс — массовое число A.