- •Тема: Квантовая механика. Физика твердого тела. Элементы атомной физики. Вариант №12
- •1. Модель атома Бора.
- •Задача 1.12
- •2. Волны де Бройля. Краткое теоретическое описание
- •Задача 2.12
- •3. Соотношение неопределенностей Гейзенберга
- •Задача 3.12
- •4. Введение в квантовую механику. Уравнение Шредингера.
- •Задача 4.12
- •5. Потенциальная яма и потенциальный барьер.
- •Задача 5.12.
- •6. Строение Атома.
- •Задача 6.12
- •13.Строение Атомных ядер. Краткое теоретическое описание.
- •Задача 13.12.
- •14.Радиоактивность. Краткое теоретическое описание.
- •Задача 14.12
Задача 6.12
Найти с помощью правила Гунда полный механический момент атомов в основном состоянии, если их незаполненная подоболочка содержит три и семь d- электронов.
Дано: Решение
Для состояния 3D : мультиплетность равна 3; при D
получаем, что L=2
Для состояния 7D : мультиплетность равна 7; при D
получ
аем,
что L=2
А-?
Z-?
1) L=2 c=2×S+1=3 S=1
2) L=2 c=2×S+1=7 S=3 , где с - мультиплетность
J1=0
J2=1
J3=2
J4=3
J5=4
J6=5
J7=6
Ответ: J3=2
J7=6
13.Строение Атомных ядер. Краткое теоретическое описание.
Ядро обозначается
тем же символом, что и нейтральный атом
,где
Х – символ химического элемента; Z-
зарядное число (атомный номер); А –
массовое число(число нуклонов в ядре.
Радиус ядра:
где
-
коэффициент пропорциональности, который
можно считать для всех ядер постоянным,
=1,4*
.
Число нейтронов
в ядре N=A-Z.
Задача 13.12.
Ядро азота
захватило α-частицу и испустило протон.
Найти массовое число А и зарядовое число
Z
вновь образовавшегося ядра.
Дано: Решение
α
– частица – это ядро атома гелия
.
Получаем
такое выражение
+
=
+
А-? Получили ядра атома кислорода. Следовательно А=17, а Z=8
Z-?
Ответ: А=17, Z=8.
14.Радиоактивность. Краткое теоретическое описание.
Закон радиоактивного распада:
где
- начальное число
радиоактивных ядер в момент времени
t=o;
N
– число не распавшихся радиоактивных
ядер в момент времени t;
λ – постоянная распада.
Время, за которое распадается половина первоначального количества ядер, называется периодом полураспада:
Т=
.
Среднее время жизни радиоактивного ядра τ=1/λ.
Число распадов ядер веществ в единицу времени (активность вещества)
А=
.
Удельной активностью вещества называют активность, отнесенную к единице массы вещества.
Задача 14.12
Найти период полураспада радиоактивного препарата, если за сутки его активность уменьшается в 3 раза.
Дано: Решение
А=
,
где
t =1 cутки Подставляя λ, получим следующее выражение
Т-? А=
Разделим обе части на А и получим:
1=
,
следовательно η=
Теперь чтобы выразить период Т, нам нужна избавиться от экспоненты, для этого проделываем обратную операцию логарифмирования и получаем:
lnη=
,
а теперь выражаем период Т:
Т=
Ответ, Т= 0,631суток
