шпори2 / 36-39

36 Початок

37 Початок

38 Початок

36. Хвилі де- Бройля. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Рівняння Шредінгера.

Згідно гіпотезі де – Бройля, не тільки фотону, але і любій частинці властива деяка довжина хвилі, яка повинна розраховуватись по одній і тій самій формулі, в залежності від імпульса частинки р : , де-швидкість руху частинки. Це довжина хвилі де – Бройля . Якщо частинка рухається із малими швидкостями то -маса спокою; у випадку руху зі швидкостями, близькими до швидкості світла . Таким чином, по де – Бройлю , вільній частинці, що має імпульс р , ставиться у відповідність плоска монохроматична хвиля.

Хвиля де-Бройля є хвилею імовірності: .

Співвідношення невизн. Гейзенберга для імпульсів, і для енергії: добуток невизначеної координати на невизначеність імпульсу повинна перевищувати сталу Планка. Поняття координати та імпульсу квантовій частинці одночасно не притаманні- це випливає з невизн. Гейзенберга. Для фотона ; ►не існує чисто монохроматичного випромінювання.

Рівняння Шредінгера є основним рівнянням квантової механіки. Для частинки, що переміщується в б/я стаціонарному потенціальному полі, вона має вигляд , де - стала Планка, поділена на 2; -маса частинки; Е- повна енергія; - потенціальна енергія частинки, -оператор Лапласа , - хвильова функція, вона не має фізичного змісту. Зміст має квадрат модуля - це густина імовірності того , що при вимірюванні стану квантової системи в момент часу ми знайдемо її в околі точки .

37 Спектральні серії випромінювання атомів водню. Дослід Резерфорда. Постулати Бора. Дослід Франка і Герца. Спін електрона. Принцип Паулі. Хвильова функція та її фізичний зміст. Хвильова функція- це функція що визначає динамічний стан фізичної системи. Хв. Функція дає змогу визначити ймовірність знаходження частинки у певній області простору, координати і імпульс. Планетарну модель атому запропонував Резерфорд на основі дослідження з розсіювань частинок. В центрі атому міститься позитивно заряджене ядро навколо якого рухаються по орбіті електрони, кількість яких дорівнює порядковому номеру елемента. 1913 Бор дав нову модель атому з кв. постулатів які усунули недолік планетарної моделі.

Постулати Бора:

1. атом як завгодно довго може перебувати в особливих стаціонарних станах кожному з яких відповідає певне значення енергії Еn.

2. правила квантування орбіт: радіус стаціонарних орбіт електрона визначається так що добуток радіуса r_n на імпульс електрона mV_n = цілому числу сталої Планка .

3. Атоми випромінюють і поглинають енергію тільки при стрибкоподібні зміні стану електрона.

Наприкінці 19 ст. виявили що лінія спектра випромінювання атома водню лежить в ультрафіолетовій видимій і інфрачервоні областях і утворює 5 спектральних ліній. Формула Больцмана для обчислення λ спектру лінії атома водню : , m=1,2,3,4,5 n=m+1=love

Дослідження Франка Герца

Ідея: при непрямому зіткненню атом може передати атому лише визначену порцію енергії. Вимірюючи енергії які передаються електроном атому при зіткненні можна зробити висновок про різницю енергії відповідних станів у атомі.

Стан електрона визначається 4-ма квантовими числами:

1. головне квантове число n

2. орбітальне квантове число l

3. магнітне квантове число m зміни l-,l+

4. крім орбітального моменту імпульсу електрон має власний момент імпульсу – спін S. , S=1/2-спінове квантове число.

Принцип Паулі: не може існувати двох станів з однаковим набором квантових чисел.

38. Склад та характеристики атомного ядра. Дефект мас та енергії зв'язку ядер. Ядерні сили. Моделі атомного ядра. Природна та штучна радіоактивність. Закони радіоактивного розпаду. Правила зміщення та радіоактивної сім'ї. Альфа-розпад, бета-розпад та гама-випромінювання. Ядерні реакції. Реакції поділу важких ядер. Реакція термоядерного синтезу Нуклони в атомному ядрі пов’язані між собою ядерними силами, тому щоб розділити ядро на окремі протони ,нейтрони потрібно затратити велику енергію. Ця енергія називається енергією зв’язку ядра. Згідно теорії відносності Ейнштейна маса ядра має бути меншою від суми мас вільних протонів і нейтронів, з яких воно утворюється. Ця різниця мас відповідає енергії зв’язку ядра Е_зв=сλ. Маса спокою М_я завжди менша суми мас спокою протонів і нейтронів М_я<Z_mh+N_mn. Цю різницю називають дефектом мас

М= Z_mh+N_mn-М_я, енергія зв’язку Е_зв=Мс²=( Z_mh+N_mn-М_я)с²

Чим більший дефект мас, тим міцніше ядро. Ядерні сили-сили, що діють в ядрі між його складовими частинками –нуклонами.

Радіоктавність-це спонтанний процес перетворення ядра з основного або метастабільного сану стану в інше ядро шляхом викидання частинок за час який значно перевищує час життя окремого збудженого складного ядра в ядерних реакціях.

Закони радіоактивного розпаду:

1. радіоактивний розпад не залежить від зовнішніх умов.

2. гама частинки мають дискретні значення енергії, бета частинки мають різні значення енергій

3. зміна числа радіоактивних ядер визначається функцією

де N₀ початкове число ядер при t=0, N- число ядер які залишилися в момент часу t, λ-ймовірність розпаду одного ядра.

4. нові ядра які утворюються після радіоактивного розпаду займають в періодичнв системі інші місця: при альфа розпаді порядковий номер зменшується на 2, при ел.(не вичитав) розпаді збільшується на одиницю.

Ядерну енергію можна отримати при синтезі (з’єднанні легких ядер) наприклад дейтерій,тритій,гелій.

Реакція синтезу отримала назву термоядерного синтезу тому що, може проходити тільки при дуже високих температурах.

39

39 Типи взаємодії та класи елементарних частинок. Методи реєстрації елементарних частинок. Частинки та античастинки. Нейтрино. Кварки.

Елементарна частинка- це найпростіші складові частини матерії. Протон стабільна елементарна частинка позитивно заряджена , з половинчатим спіном. Нейтрон-нейтральна елементарна частинка з S=1/2

M_p=1836m_e

M_n=1.67*10^-27кг~1838.5m_e

Позитрон-елементарна частинка, m_e=9.1*10^-31кг , S=1/2

Античастинка-специфічна партнери елементарних часток . античастинки мають туж масу 0спін ,час життя , але всі заряди квантових числа протилежні за знаком.

Кварки – фундаментальні частинки, ферміони з яких побудовані ввсі адрони.

S=1/2. кварки мають такі кольори : верхній , нижній, чарівний, уявний