- •29.1.2. Закон Кірхгофа
- •29.1.3. Закони випромінювання ачт
- •29.2. Зовнішній фотоефект
- •29.3. Енергія та імпульс світлових квантів
- •29.4. Ефект Комптона
- •29.5. Модель атома Бора - Резерфорда. Досліди Франка і Герца
- •29.6. Спектр атома водню за Бором
- •30. Елементи квантової механіки
- •30.1. Корпускулярно-хвильовий дуалізм
- •30.2. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга
- •30.3. Хвильова функція і її статистичний зміст
- •30.4. Рівняння Шредінгера
- •30.5. Розв’язування рівняння Шредінгера для мікрочастинки, що міститься в нескінченно глибокій потенціальній ямі
- •30.6. Квантовий гармонічний осцилятор
- •30.7. Тунельний ефект
- •31. Фізика атомів і молекул
- •31.1. Квантово-механічна модель атома водню
- •31.2. Дослід Штерна і Герлаха. Спін електрона
- •31.3. Принцип Паулі. Періодична система елементів Менделєєва
- •31.4. Рентгенівські спектри
- •31.5. Типи міжатомних зв'язків і утворення молекул
- •31.6. Молекулярні спектри
- •31.7. Комбінаційне розсіювання світла
- •31.8. Люмінесценція
- •32. Елементи квантової статистики
- •32.1. Класична і квантова статистики
- •32.2. Розподіли Фермі-Дірака та Бозе-Ейнштейна
- •33. Фізика твердого тіла
- •33.1. Елементи зонної теорії кристалів
- •33.2. Діелектрики
- •33.3. Метали
- •33.4. Напівпровідники
- •33.5. Домішкова провідність напівпровідників
- •33.7. Напівпровідникові прилади
- •33.8. Фотопровідність
- •34. Макроскопічні квантові ефекти
- •34.1 Явище надпровідності
- •34.2. Ефект Джозефсона
- •34.3. Надтекучість
- •35. Основи квантової електроніки
- •35.1. Взаємодія випромінювання з речовиною
- •35.2. Інверсна заселеність
- •35.3. Лазери
- •36. Фізика атомного ядра
- •36.1. Будова та основні характеристики атомних ядер
- •36.2. Енергія зв'язку ядра. Дефект маси
- •36.3. Властивості ядерних сил
- •36.4. Феноменологічні моделі ядра
- •36.5. Радіоактивні перетворення атомних ядер
- •36.6. Закономірності -розпаду
- •36.7. Закономірності -розпаду
- •36.9. Ядерні реакції
- •36.40. Спонтанний поділ ядер
- •36.11. Вимушений поділ ядер. Ланцюгова реакція поділу
- •36.12. Ядерний реактор
- •36.13. Термоядерні реакції
- •36.14. Дозиметричні одиниці
- •37. Елементарні частинки
- •37.1. Фундаментальні взаємодії
- •37.2. Класи елементарних частинок
- •37.3. Характеристики елементарних частинок
- •37.4. Частинки й античастинки
- •37.5. Лептони
- •37.6. Адрони
- •37.7. Кварки
- •37.8. Переносники фундаментальних взаємодій
- •37.9. Велике об'єднання
- •Висновок
36.14. Дозиметричні одиниці
Ядерне випромінювання (-, - і -промені, протони, нейтрони), взаємодіючи з електронами атомів або ядрами, може чинити різноманітні впливи на речовину. Заряджені частинки та -кванти, взаємодіючи з електронами, можуть іонізувати атоми або збуджувати їх, а також збуджувати або руйнувати молекули. Ці явища істотно впливають на хід багатьох хімічних реакцій і можуть стимулювати такі реакції, які не проходять у звичайних умовах. Ті ж дії побічно можуть робити й нейтрони, які після захоплення їх ядрами породжують -промені. Вплив ядерних випромінювань на хімічні процеси вивчають у ядерній хімії.
У живих організмах хімічні зміни, викликані ядерними випромінюваннями, можуть приводити до різних фізіологічних порушень, а також до мутацій. Ці питання розглядаються в радіаційній біології та медицині.
У твердих тілах ядерні випромінювання можуть вибивати атоми з їхніх рівноважних положень у кристалічній решітці, приводячи до появи численних дефектів, що істотно впливають на міцність, електропровідність і інші властивості твердих тел. Ці явища досліджують у радіаційній фізиці твердого тіла.
Взаємодію ядерного випромінювання з речовиною характеризують дозою іонізуючого випромінювання.
Дозою випромінювання називають відношення поглиненої енергії до маси опромінюваної речовини. Одиниця дози випромінювання — грей (Гр) — доза випромінювання, при якій опроміненій речовині масою 1 кг передається енергія випромінювання 1 Дж. Позасистемна одиниця дози випромінювання — 1 рад (1 рад =0,01 Гр).
Потужність дози випромінювання - це доза, віднесена до одиниці часу; одиницею потужності випромінювання служить грей за секунду (Гр/с).
Експозиційна доза випромінювання являє собою енергетичну характеристику рентгенівського або -випромінювання, оцінювану по ефекті іонізації сухого повітря. Одиницею її служить кулон на кілограм (Кл/кг) — це еквівалентна доза рентгенівського або -випромінювання, при якій в 1 кг повітря утворюється заряд якого-небудь знака, рівний 1 Кл. Використається також позасистемна одиниця рентген (Р) — 1 Р=2,5810‑ 4 Кл/кг.
За одиницю потужності експозиційної дози взято ампер на кілограм (А/кг) — потужність електромагнітного випромінювання, при якому за час 1с експозиційна доза зростає на 1 Кл/кг. Застосовують також позастемні одиниці: рентген у секунду (1 Р/с = 2.58 10-4 А/кг), рентген за хвилину (1Р/хв = 4.3 10-6 А/кг), рентген за годину (1Р/год = 7.17 10-8 А/кг).
Еквівалентну (або біологічну) дозу випромінювання оцінюють за її біологічним впливом. Вона дорівнює добутку дози випромінювання на коефіцієнт якості К, що характеризує відносний біологічний вплив даного типу випромінювання. Для рентгенівського й - випромінювань К=1, для теплових нейтронів К=3, для нейтронів з енергією 0.5 МеВ К=10. Одиниця еквівалентної дози – Дж/кг. Застосовують також позасистемну одиницю – біологічний еквівалент рентгена (бер), 1 бер = 0.01 Дж/кг.
37. Елементарні частинки
37.1. Фундаментальні взаємодії
У сучасній фізиці під елементарними частинками розуміють велику групу найдрібніших матеріальних частинок, у яку не входять такі складні утворення, як атоми й атомні ядра (за винятком протона). Елементарні частинки в точному значенні цього слова означають первинні, далі неподільні частинки, з яких складається матерія. Однак, хоча у всіх спостережувані дотепер явищах кожна з них поводиться як єдине ціле, більшість із них (зокрема протон і нейтрон) є складеними системами.
Всі процеси, у яких беруть участь елементарні частинки (пружне розсіювання електронів на ядрах, протонах і інших електронах, взаємоперетворення частинок і їх розпад тощо обумовлені взаємодіями між ними.
У сучасній фізиці все різноманіття взаємодій між частинками зводиться до чотирьох фундаментальних видів: сильному, електромагнітному, слабкому та гравітаційному.
Сильна взаємодія забезпечує зв'язок нуклонів у ядрі і відповідальна за протікання багатьох процесів з характерним часом 10-24…10-23 с. Цей вид взаємодії належить до короткодіючих – найбільша відстань, на якому проявляється сильна взаємодія (радіус дії R) становить приблизно 10-15 м, тому воно відіграє істотну роль лише в мікросвіті.
Електромагнітна взаємодія характеризує процеси, обумовлені наявністю в ряду елементарних частинок електричного заряду. Характерні часи протікання електромагнітних процесів 10-20 с. Ця взаємодія має нескінченний радіус (R=) і порівняно велику інтенсивність, завдяки чому активно проявляється на всіх трьох масштабних рівнях: у мегасвіті, макросвіті та мікросвіті. Зокрема, електромагнітна взаємодія зумовлює сили між ядрами та електронами, і саме вона відповідальна за існування атомів і молекул. До електромагнітної взаємодії зводяться всі звичайні сили, крім сил ваги: сили пружності, тертя, поверхневого натягу тощо. Ними визначаються агрегатні стани речовини та хімічні перетворення, магнітні й оптичні явища.
Слабка взаємодія властива всім частинкам, крім фотонів. Вона відповідальна за всі види -розпаду ядер, за багато типів перетворень елементарних частинок. Слабка взаємодія, як і сильна, короткодіюча (R10-18 м), але зі значно більшим характерним часом ( 10-10 с).
Гравітаційна взаємодія властива всім тілам Всесвіту, проявляючись у вигляді сил всесвітнього тяжіння. Ці сили відіграють першорядну роль у верхньому структурному рівні матерії – мегасвіті, зумовлюючи існування зірок, планетних систем, галактик тощо. У фізиці елементарних частинок гравітаційна взаємодія не грає скільки-небудь помітної ролі на відстанях R10-18 м, доступних для досліджень за допомогою прискорювачів заряджених частинок. Передбачається, що гравітаційна взаємодія стає істотною на відстанях R10-35 м
Інтенсивність даної взаємодії визначається значенням деякого безрозмірного параметра (константи зв'язку). Для сильної, електромагнітної, слабкої та гравітаційної взаємодії протонів при енергії 109 еВ ці параметри відносяться як 1:10-2:10-10:10-38.