66. Основы физики молекул.

Наиболее простым представителем 2-х атомной молекулы явл Н₂. Оператор Гамильтона для мол водорода Н_эл-для электрона, Н_яд-для ядра. Т.к. оператор Гамильтона не зав от времени, то можно написать стац урав Шредингера. , где=(r,R), r-радиус вектор электрона, R-радиус вектор ядра, Е-собств значение энергии молекул. Учитывая, что m_эл<<m_яд, то перейдем к новым переменным R и r. Такое приближение наз адиабатическим. Уравнение Шредингера для молекулы имеет вид:

M-оператор момента импульса, I-момент инерции. Спектр энергии 2-х атомной молекулы имеет след вид

энерг вращдвиж эн колеб

Терм Т=Е_N/h. Типы химических связей. Сущ 2 типа связей: гетерополярная и гомополярная. Гетерополярная связь осущ при взаимодействии разноименно заряженных ионов. Гетерополярная связь объясняется кулоновким взаимодействием разноименно заряженных ионов. Гомополярная связь реализуется при образовании молекул из 2-х равных атомов. Гомополярная связь осуществляется благодаря возможным обменам местами электронов в молекуле и на основе обмена энергии, а именно благодаря наличию обменной энергии из-за принципа неразделимости частиц. Обменные силы обладают свойством насыщения. Именно благодаря насыщентю обменных сил гомополярные силы возникают при образовании одной молекулы из 2 атомов.

67. Основ хар атомных ядер. Ядра атомов сост из протонов и нейтронов. Протон облад зар +е и массой m=938.2Мэв. протон имеет спин s=1/2 и собст маг мом _р=+2.79₀ где ₀=5.05*10^-24эрг/гаусс –ядер магнетон. Нейтроном наз част не облад зар. m_р=939.5Мэв. Нейтрон облад спином s=1/2 и собст магн мом _n=-1.91₀ . Кол протонов Z вход в сост ядер опред его зар который равен +Ze. Число Z наз атомным номером или зарядовым числом (оно опред порядк ном хим элем в период сист). Число нуклонов А (т.е суммарное число протон и нейтрон) в ядре наз массовым числом. Число нейтронов в ядре рав N=A-Z. Для обозн ядер приним симв _ZX^A где под Х подразум хим симв данного элем. Ядра с одинак массов числ наз изобарами. Ядра с одинак числ нейтронов наз изотопами. Ядра с одинак А и Z но с разн период полурасп наз изомерами. Радиус ядра r=1.3*10^-13А^1/3см. Масса ядра всегда менише суммы масс вход в него частиц. Это обусл. тем, что при объедин нуклонов в ядро выдел энерг связи нуклонов друг с другом. Энерг связи нуклонов равна E=c²[(Zm_p+(A+Z)m_n)-m_a] где m_a- масса ядра.

68. РАДИОАКТИВНОСТЬ. Рад-тью наз. самопроизв превращ-е одних ат-х ядер в др., сопровождаемое испусканием эл-рных ч-ц. Такие превращения претерпевают только нестабильные ядра. К числу рад-х пр-ссов относятся: 1) α-распад, 2) β-распад, 3) γ-изл-е ядер, 4) спонтанное деление тяж ядер, 5) протонная рад-ть. Рад-ть, наблюдающаяся у ядер, сущ-щих в прир усл-ях, наз. естеств. Рад-ть ядер, полученных посредством яд реак, наз. искусств. М/у искусств и естеств рад-тью нет принцип-го различия. Пр-сс рад-го превращения в обоих случ-х подчин-ся одинак з-нам. З-н рад-го превращения. Отдельные рад-ные ядра претерпевают превращение независимо др. от др. Поэтому можно считать, что кол-во ядер dN, распадающихся за малый пр-ток времени dt, пропорц-но как числу имеющихся ядер N, так и промежутку вр-ни dt: dN = -λNdt (1). Здесь λ- характерная для рад-го в-ва константа, наз. пост. распада. Знак минус взят для того, чтобы dN можно было рассм-ть как приращение числа нераспавшихся ядер N. Интегрир-е (1) приводит к соотн-ю N = N₀ exp(-λt) (2), где N₀- кол-во ядер в нач-й момент, - кол-во нераспавшихся ат-в в моментt. Ф-ла (2) выражает з-н рад-го превращения. Этот з-н прост: число нераспавшихся ядер убывает со временем по экспоненте. Количество ядер, распавшихся за время t, определяется выражением N₀ – N = N₀(1-exp(-λt)) (3). Время, за которое распадается половина первоначального кол-ва ядер наз. периодом полураспада T: 1/2N₀ = N₀exp(-λt); T = ln2/λ = 0.693/λ. α-распад. α -лучи предст. собой поток ядер ₂He⁴. Распад протекает по след. схеме: _zX^A→_z-2Y^A-4 + ₂He⁴. Пример: ₉₂U²³⁸→ ₉₀Th²³⁴ + ₂He⁴ . β-распад. Сущ. 3 разновидности. В одном случае ядро претерпевающее превращение испускает эл-н, в др – позитрон, в третьем случае, наз. электронным захватом, ядро поглощает один из эл-нов К-оболочки, значительно реже L- или M-оболочки. Первый вид захвата протекает по схеме: _zX^A→_z+1Y^A + _-1e⁰ + ν(~). Второй вид распада пр. по сх. _zX^A→_z-1Y^A + ₊₁e⁰ + ν. Третий тип эл. захват, заключ. в том, что ядро поглощает один из К-электронов (реже один из L- или M-эл.) своего ат, в рез-те чего один из протонов превращ. в нейтрон, испуская при этом нейтрино: p + e^-→ n + ν. Спонт делен тяж ядер. В 1940г. советс физиками Флеровым и Петржаком был обнаружен пр-сс самопроизв деления ядер урана на две примерно равные части. Протонная рад-ть. При протонной рад-ти ядро претерпевает превращение, испуская один или два протона. Этот вид рад-ти наблюд. впервые в 1963г. группой сов. физ. во главе с Флеровым. Активностью рад-го вещества наз. число распадов, происходящ в препарате за ед. врем. Если за dt распадается dN_расп ядер, то акт-ть равна dN_расп/dt. Согласно (1) dN_расп = |dN| = λNdt. В СИ ед. активности явл. расп./с.

69. Деление и синтез ядер. В 1938г. О. Ган и Ф. Штрассман обнаружили что при облучен урана нейтронами образ элем из серед период сист барий и лантан. Они предполож что захватив нейтрон ядро урана делится на 2 примерно равн части, получивш наз осколк делен. Делен может происх разными путями. Наибол вероят явл деление на осколки, массы которых относятся как 2:3. Выделен мгновен и запазд нейтронов не устран перегрузку осколк делен нейтронами. Поэтому осколки оказыв в большинстве радиоактивн и претерп цепочку ^- превращен, сопровожд испуск -лучей. ₉₂U²³⁵+n ₉₂U²³⁶ ₅₅Cs¹⁴⁰+ ₃₇Rb⁹⁴+2n Осколк делен цезий и рубидий претерпев превращен

₅₅Cs¹⁴⁰₅₆Ba¹⁴⁰₅₇La¹⁴⁰₅₈Ce¹⁴⁰

^- ^- ^- 

₃₇Rb⁹⁴ ₃₈Sr^{9 4} ₃₉Y⁹⁴ ₄₀Zr⁹⁴

^- ^- ^-

Конечн продукты Ce¹⁴⁰и Zr⁹⁴ явл стабил. Синтезом ядер наз слиян легких ядер в одно ядро , сопровожд как и деление тяжел ядер, выделен огром кол энергии. Реактор состоит из замедлителя преднозн для замедлен нейтронов, блоков из урана, стержней служащих для регулировки процес в реакторе.

70. Модели атомных ядер. На пути создания теории ядра имеются 2 трудности: нет ф-лы для яд. сил, кв. теории многих тел. Чтобы обойти эти трудности создавали разн модели ядра, кот должны объяснить ряд св-в ядра. 1) Капельная модель. Капли имеют большие плотности и силы действующие м/у ч-ми короткодействующие. М/у протонами и нейтронами в ядре действуют ядерные короткодействующие силы (~1e-13см), и получается что капли жидк и ядра похожи др. на др. Капельная модель ядра хорошо объясняет деление ядра. 2) Оболочечная модель. , оболочки – совокупность электронов, относящихся к одному и тому же главному квантовому числуn. У атома есть оболочки, и физики решили их применить к объяснению ядра. Каждый нуклон находится в центральносимметричном поле других нуклонов  по оболочечной модели ядра существуют оболочки, заполненные протонами и нейтронами, этих оболочек много. Оболочечная модель хорошо объясняет наличие у ядер возбужденных энергетических уровней (капельная модель не могла объяснить). В ат. физ. если последняя оболочка атома заполнена, то это инертный газ. Если наружная оболочка полностью заполнена нуклонами, то ядро является очень устойчивым. И если в ядре 2,8,20,28,50,82,126 (магические числа), то это магические ядра. 3) Модель несферического ядра. Ядро трактуется как сгусток вещества, имеющий по каким-то причинам несферическую форму в равновесном состоянии. За независимые принимаются вращательные и колебательные степени свободы. Прим. для: описания ряда низко лежащих возбужденных уровней некоторых ядер сферически несимметр. формы. 4) Обобщенная модель с сильным взаимодействием. Считается, что все нуклоны независимо движутся в самосогласованном поле. Силовой центр имеет сферически не симметричную форму и может сам вращ. как целое. При этом во вращ. вовлекаются все нуклоны. Прим. для: объяснения расположения и характеристик большого числа низко лежащих уровней многих ядер. 5) Обобщенная модель со слабым взаимодействием. В нулевом приближении ядро счит. состоящим из сплошного сферического остова и одного или нескольких внешн. нуклонов. Кроме того, вводится понятие слабого взаимодействия между степенями свободы остова и внешнего нуклона. Прим. для: объяснения расположения и характеристик некоторых низко лежащих возбужд. уровней для небольшого числа ядер с нечетными массовыми числами А.

71. Гамма излучение. -лучами наз излучен никак не реагирующее на дейст магн поля. -лучи представ собой электромаг излучен малой длины волны. В 1958г. Мессбауэр исслед ядерное поглощен -лучей Ir¹⁹¹. Он получил исчезновен резонансного поглощен при линейн скоростях источника порядка нескольких см/с. Резулт опыта указыв на то что у охлажд Ir¹⁹¹ линии испуск и поглощен -лучей совпад и имеют очень малую ширину равн естествен ширине. Это явлен упругого испуск или поголощ -квантов было наз эфф Мессбауэр