Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка по физике.doc
Скачиваний:
205
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
4.06 Mб
Скачать

Теплоемкость кристалла

Средняя энергия квантового осциллятора

где 0 – нулевая энергия, ;

 – круговая частота колебаний осциллятора;

k постоянная Больцмана;

Т – термодинамическая температура.

Молярная внутренняя энергия системы, состоящей из невзаимодействующих квантовых осцилляторов:

где R – молярная газовая постоянная;

E = /k – характеристическая температура Эйнштейна;

–молярная нулевая энергия (по Эйнштейну).

Молярная теплоемкость кристаллического твердого тела в области низких температур (предельный закон Дебая)

.

Теплота, необходимая для нагревания тела:

где m – масса тела;

 – молярная масса;

Т1 , Т2 – начальная и конечная температура тела.

Элементы квантовой статистики

Распределение свободных электронов в металле по энергиям при 0 К

где dn() – концентрация электронов, энергия которых заключена в пределах от  до  + d;

m – масса электрона.

Это выражение справедливо при  < F , где F – энергия или уровень Ферми.

Энергия Ферми в металле при Т = 0 К

Дозы радиационного облучения

Поглощенная доза Д – энергия ионизирующего излучения, поглощенная облученным телом (тканями организма), в пересчете на единицу массы:

Единица поглощенной дозы в системе СИ – грэй (Гр), 1 Гр = = 1 Дж/кг. Внесистемная единица – радиан (рад), 1 рад = 0,01 Гр.

Эквивалентная доза H – поглощенная доза, умноженная на коэффициент качества К, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма, . Единица эквивалентной дозы в СИ – зиверт (Зв), 1 Зв = 1 Дж/кг. Внесистемная единица – бэр, 1 бэр = 0,01 Зв.

Коэффициенты качества приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Вид излучения

Средняя удельная

ионизация, пар ионов/мкм

Коэффициент

качества К

- - излучение, тяжелые частицы

 100

1

 100

1

100…200

1…2

200…650

2…5

650…1500

5…10

1500…5000

10…20

Эффективная эквивалентная доза – эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению, который также измеряется в зивертах:

где – коэффициент радиационного риска,

В табл. 4.2 приведены коэффициенты радиационного риска.

Таблица 4.2

Ткань организма

0,12

красный костный мозг

0,03

костная ткань

0,03

щитовидная железа

0,15

молочные железы

0,12

легкие

0,25

яичники или семенники

0,30

другие части тела

1,00

организм в целом

Коллективная эффективная эквивалентная доза Нкол – эффективная эквивалентная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации. Измеряется в человеко-зивертах (чел.-Зв).

Полная коллективная эффективная эквивалентная доза Нкол полн – коллективная эффективная эквивалентная доза, которую получают поколения людей от какого-либо источника за все время его дальнейшего существования.

Экспозиционная доза численно равна абсолютному значению полного заряда ионов одного знака, которые образуются в воздухе при полном торможении электронов и позитронов, освобожденных фотонами в единице массы воздуха:

Единица экспозиционной дозы в системе СИ – 1 Кл/кг.

Внесистемная единица экспозиционной дозы – рентген (Р):

1 P = 2,58  10-4 Кл/кг;

1 Кл/кг = 3,88  103 Р.

Для воды и биологической ткани 1 Р = 1 рад.

Предельно допустимые мощности дозы, соответствующие 100 мБэр в неделю, приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Излучение

Энергия

излучения

Мощность дозы

при 36-часовой

раб. неделе

К

рентгеновские и -лучи

до 3 МэВ

2,8 мР/ч

1

-частицы и электроны

до 10 МэВ

20 частиц / (см2с)

1

тепловые нейтроны

0,025 МэВ

75 нейтрон / (см2с)

3

быстрые нейтроны

1-10 МэВ

20 нейтрон / (см2с)

10

Закон ослабления узкого пучка монохроматических рентгеновских или -лучей слоем вещества толщиной l

где  – линейный коэффициент ослабления,  =   ;

 и  – линейные коэффициенты поглощения и рассеяния.

График зависимости коэффициента  от энергии фотонов приведен на рис. 4.1.