Закон сохранения механического момента

Момент количества движения также сохраняется при ядерных реакциях. В результате столкновения микрочастиц образуются только такие составные ядра, механический момент которых равен одному из возможных значений момента, получающегося при сложении собственных механических моментов частиц и момента их относительного движения. Пути распада составного ядра также могут быть лишь такими, чтобы сохранялся момент количества движения. Никаких исключений из этого правила экспериментально обнаружено не было.

Другие законы сохранения

• при ядерных реакциях сохраняется электрический заряд — алгебраическая сумма элементарных зарядов до реакции равна алгебраической сумме зарядов после реакции.

• при ядерных реакциях сохраняется число нуклонов, что в самых общих случаях интерпретируется как сохранение барионного числа. Если кинетические энергии сталкивающихся нуклонов очень высоки, то возможны реакции рождения нуклонных пар. Поскольку нуклонам и антинуклонам приписываются противоположные знаки, то при любых процессах алгебраическая сумма барионных чисел всегда остаётся неизменной.

• при ядерных реакциях, которые протекают под воздействием ядерных или электромагнитных сил, сохраняется чётность волновой функции, описывающей состояние частиц до и после реакции. Чётность волновой функции не сохраняется в превращениях под воздействием слабых сил.

(В) Вероятность реакции определяется так называемым ядерным сечением реакции. В лабораторной системе отсчёта (где ядро-мишень покоится) вероятность взаимодействия в единицу времени равна произведению сечения (выраженного в единицах площади) на поток падающих частиц (выраженный в количестве частиц, пересекающих за единицу времени единичную площадку). Если для одного входного канала могут осуществляться несколько выходных каналов, то отношения вероятностей выходных каналов реакции равно отношению их сечений. В ядерной физике сечения реакций обычно выражаются в специальных единицах — барнах, равных 10⁻²⁴ см².

Выход реакции

Число случаев реакции, отнесённое к числу бомбардировавших мишень частиц называется выходом ядерной реакции. Эта величина определяется на опыте при количественных измерениях. Поскольку выход непосредственно связан с сечением реакции, измерение выхода по сути является измерением сечения реакции.

Билет 27

(А) Деле́ние ядра́ — процесс расщепления атомного ядра на два (реже три) ядра с близкими массами, называемых осколками деления. В результате деления могут возникать и другие продукты реакции: лёгкие ядра (в основном альфа-частицы), нейтроны и гамма-кванты. Деление бывает спонтанным (самопроизвольным) и вынужденным (в результате взаимодействия с другими частицами, прежде всего, с нейтронами). Деление тяжёлых ядер — экзотермический процесс, в результате которого высвобождается большое количество энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения. Деление ядер служит источником энергии в ядерных реакторах и ядерном оружии.

(Б) Цепна́я я́дерная реа́кция — последовательность единичных ядерных реакций, каждая из которых вызывается частицей, появившейся как продукт реакции на предыдущем шаге последовательности. Примером цепной ядерной реакции является цепная реакция деления ядер тяжёлых элементов, при которой основное число актов деления инициируется нейтронами, полученными при делении ядер в предыдущем поколении.

(В) Я́дерный реа́ктор — это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первый ядерный реактор построен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1. Она была запущена 25 декабря 1946 года в Москве под руководством И. В. Курчатова.^[1]

К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов. Составными частями любого ядерного реактора являются: активная зона с ядерным топливом, обычно окруженная отражателем нейтронов, теплоноситель, система регулирования цепной реакции, радиационная защита, система дистанционного управления. Основной характеристикой ядерного реактора является его мощность. Мощность в 1 МВт соответствует цепной реакции, в которой происходит 3·10¹⁶ актов деления в 1 сек.

БИЛЕТ 28

Элементарные частицы, их современная классификация. Взаимные превращения элементарных частиц. Законы сохранения в микромире. Античастицы.

Элементарные частицы – это частицы, о внутреннем строении которых на данном этапе развития физики ничего не известно. Это понятие относительное.

Для каждой частицы, была найдена античастица. Для электрона – позитрон, для всех других веществ – приставка анти. Было получено в лабораторных условиях антивещество – состоящее из вращающегося позитрона, а в антиядре – антипротоны и антинейтроны. Главной особенностью элементарных частиц является их способность рождаться и умирать при взаимодействии.

АНТИЧАСТИЦЫ, элементарные частицы, имеющие те же массу, спин, время жизни и некоторые другие внутренние характеристики, что и их «двойники»-частицы, но отличающиеся от частиц знаками электрического заряда и магнитного момента, барионного заряда, лептонного заряда, странности и др. Все элементарные частицы, кроме абсолютно нейтральных, имеют свои античастицы. При столкновении частицы и античастицы происходит их аннигиляция.

Аннигиляция – это процесс взаимодействия частицы и античастицы, в результате которого обе исчезают, но образуются гамма излучения, т.е. из материи (вещества) получается электромагнитная волна. Возможен и обратный процесс.

Классификация элементарных частиц:

1. Фотоны

2. Лептоны:

• Электроны

• Нейтроны

• Тауэлеттон

3. адроны:

• мезоны: пионы, каоны

• барионы: нуклоны, гипероны

Классификация частиц основана на их взаимодействии:

1. гравитационное

2. электромагнитное

3. сильное

4. слабое

Адроны построены из субчастиц – кварков. Кварки обнаружены внутри протонов и нейтронов но не найдены в свободном состоянии.

БИЛЕТ 29

Оптическое явление на границе раздела двух прозрачных сред. Законы отражения и преломления света. Абсолютный и относительный показатели преломления сред.

Собирательная (рассеивающая) – когда параллельный пучок после преломления в выпуклой (вогнутой) линзе станет сходящимся (расходящимся).

Линзы – это прозрачные тела, ограниченные криволинейными поверхностями.

Оптический центр линзы – это точка, через которую лучи идут, не преломляясь.

Оптическая ось – любая прямая, проходящая через оптический центр.

Главная оптическая ось – оптическая ось, проходящая через центры сфер.

Все остальные – побочные оси.

ФОКУС (от лат. focus — очаг, огонь) в оптике, точка, в которой собирается прошедший через оптическую систему параллельный пучок световых лучей. Если пучок параллелен оптической оси системы, то фокус также лежит на оси и называется главным.

На границе раздела сред обычно одновременно с преломлением наблюдается отражение волн. Согласно закону сохранения энергии сумма энергий отражений и преломлений волн равна энергии падающей волны. Епад=Епрел+Еотр.

1. Закон отражения света:

• Луч падения, луч отражения, перпендикулярно опущенные в точку падения, лежат в одной плоскости.

• Угол падения равен углу отражения

2. Закон преломления света:

• Луч падения, луч преломления, перпендикулярно опущенные в точку падения лежат в одной плоскости.

• Отношения sin угла падения к sin угла преломления, есть величина постоянная. Она называется относительным показателем преломления среды из которой луч падает, к среде в которую луч преломляется.

Sinα/sinβ=n₂₁

Было замечено, что относительный показатель преломления n₂₁ равен отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй. n₂₁=V₁/V₂. Значит sinα/sinβ=V₁/V_2.

Если в качестве 1 среды взять вакуум, то скорость в нем С=3*10⁸ м/с.

Тогда sinα/sinβ=C/V₂=n₂

n₂ – абсолютный показатель преломления среды (это величина, показывающая во сколько раз скорость света в данной среде меньше скорости света в вакууме).

n₂₁=n₁/n₂ n_возд=1, n_воды=1,33, n_стекло= от 1,57 до 1,8.

Среда называется оптически более плотной, если её абсолютный показатель больше. Явление полного отражения – это явление происходящее когда свет выходит из среды оптически более плотной, в среду менее плотную.

Предельный угол падения, при котором угол преломления равен 90 – называется углом полного отражения. Для различных сред этот угол различен.

Применение:

1. в оптико-волоконной связи

2. при исследовании желудочно-кишечного тракта.

3. для декораций.

Формула полного отражения: sinα=n₂/n₁=n₁₂=1/n₂₁

БИЛЕТ 30

Электрический ток в жидкостях. Законы электролиза. Техническое применение электролиза.

Частицами проводящими электрический ток в электролитах (жидкости, соли, кислоты и пр.) являются положительные и отрицательные токи. При прохождении электротока через электролит, молекулы распадаются на ионы – электролитическая диссоциация.

Процесс выделения вещества на электродах в результате прохождения по электролиту электрического тока называют электролизом. ЭЛЕКТРОЛИЗ (от электро... и ...лиз), совокупность процессов электрохимического окисления — восстановления, происходящих на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. Электролизм применяют: для получения водорода, некоторых щелочных и щелочно-земельных металлов (алюминий, натрий), гальваностегия (нанесение защитного слоя металла на другие металлы), в гальванопластике (для изготовления рельефных копий предметов).

Майкл Фарадей установил два закона электролиза:

1. масса вещества выделившегося на электроде прямо-пропорциональна заряду прошедшему по электролиту в процессе электролиза. m=Rq=RIt(дельта), где I – сила тока проходящего по электролиту, R – электрический эквивалент. R=1кг/Кл

2. электролитический эквивалент пропорциален химическому эквиваленту данного вещества R=CM/Z , где M – малярная масса, Z – вещество.