Тема 6.4. Властивості атомного ядра. Ядерна енергетика

Лекція

Будова атома і атомного ядра. Стабільні і нестабільні ядра. Дефект маси і енергія зв’язку ядра. Ядерні сили. Ядерні реакції. Радіоактивність. Взаємодія заряджених частинок, гама квантів і нейтронів з речовиною. 5.4.6. Візуальні методи спостереження треків. Ядерні електростанції.

Завдання для самостійної роботи

4. Опрацювати матеріал ядерних реакцій урану повільними і швидкими нейтронами.

5. Розв′язати задачі № 4.239; 4.241; 4.242 [15].

6. Написати реферат. ( теми додаються)

Запитання для самоперевірки

1. Які моделі атома були запропоновані Томсоном і Резерфордом?

2. Які проводились досліди Резерфордом для визначення будови атома?

3. З яких частинок складається ядро атома?

4. З яких частинок складається атом?

5. Що розуміють під поняттям «дефект маси»?

6. Що називають радіоактивністю?

7. Які 3 види випромінювання радіоактивних речовин?

8. Що розуміють під ядерними силами?

9. Що називають періодом напіврозпаду радіоактивних речовин?

10. Як відбуваються ядерні реакції?

11. Де застосовують ядерні реакції?

Література: 3, 10, 13.

Модульна контрольна робота № 6

Дати письмові відповіді на питання

1. Спектри атомів і молекул. Спектральні серії.

2. Постулати Бора.

3. Хвильові властивості речовин. Гіпотеза де Бройля.

4. Рівняння Шредінгера.

5. Частинка в нескінченно глибокій потенціальній ямі.

6. Повна енергія атому.

7. Основний та збуджений енергетичні стани атому.

8. Частота та довжина хвилі фотону, що випромінюється.

9. Квантові числа.

10. Принцип Паулі.

11. Зонна структура металів, діелектриків та напівпровідників.

12. Напівпровідники. Носії зарядів у напівпровідниках.

13. Явища в контактній зоні напівпровідників.

14. Транзистори та їх застосування.

15. Оптичні квантові генератори.

16. Будова атомного ядра.

17. Ізотопи.

18. Дефект маси атомних ядер.

19. Енергія зв’язку.

20. Властивості ядерних сил.

21. Крапельна модель ядра.

22. Радіоактивність.

23. Етапи протікання ядерних реакцій.

24. Ділення важких ядер.

25. Ланцюгова ядерна реакція.

26. Термоядерні реакції.

27. Радіоактивні ізотопи та їх застосування.

28. Принципи роботи ядерних електростанцій.

29. Ядерний реактор.

30. Перспективи розвитку ядерної енергетики.

Розв’язати задачі

1. Визначити кінетичну енергію протона та електрона, для яких довжина хвилі де Бройля дорівнює 0,06 нм.

2. Кінетична енергія протона дорівнює його енергії спокою. Визначити довжину хвилі де Бройля для такого протона.

3. Визначити довжини хвиль протона і електрона, які пройшли однакову прискорюючу різницю потенціалів 400 В.

4. Протон має кінетичну енергію, що дорівнює енергії спокою. В скільки разів зміниться довжина хвилі де Бройля протона, якщо його кінетична енергія збільшиться в 2 рази?

5. Кінетична енергія електрона дорівнює його енергії спокою. Визначити довжину хвилі де Бройля для такого електрона.

6. Маса електрона, що рухається, в два рази більша за його масу спокою. Визначити довжину хвилі де Бройля для такого електрона.

7. За допомогою постулату Бора, знайти зв’язок між довжиною хвилі де Бройля і довжину колової орбіити.

8. Яку кінетичну енергію повинен мати електрон, щоб його довжина хвилі де Бройля дорівнювала довжині хвилі Комптона?

9. Порівняти довжини хвиль де Бройля електрона, який пройшов різницю потенціалів 1000 В, атома водню, який рухаються із середньоквадратичною швидкістю при температурі 27 С, і кульки масою 1 г, яка рухається зі швидкістю 0,1 м/с.

10. Яку кінетичну енергію повинен мати протон, щоб його довжина хвилі де Бройля дорівнювала довжині хвилі Комптона?

11. Середній час життя атома в збудженому стані складає с. При переході атома в основний стан випромінюється фотон, середня довжина хвилі якого нм. Оцінити ширину спектральної лінії, що випромінюється, якщо її уширення не відбувається за рахунок інших процесів.

12. Середній час життя - мезону дорівнює с. Якою має бути роздільна енергетична здатність приладу, за допомогою якого можна зареєструвати - мезон?

13. На фотографії, отриманій за допомогою камери Вільсона, ширина сліду електрона складає м. Знайти невизначеність в знаходженні його швидкості.

14. Електрон, що рухається зі швидкістю м/с, зареєстрований в пузирковій камері. Використовуючи співвідношення невизначеності знайти найменшу похибку в вимірюванні швидкості електрона, якщо діаметр пухирця в камері 1 мкм.

15. Показати, що для частинки, невизначеність координати якої ( - довжина хвилі де Бройля), невизначеність її швидкості дорівнює за порядком самій швидкості частинки.

16. Середній час життя - мезону дорівнює с. Якою має бути роздільна енергетична здатність приладу, за допомогою якого можна зареєструвати - мезон?

17. Використовуючи співвідношення невизначеності, оцінити енергію електрона, який знаходиться на першій борівській орбіті в атомі водню.

18. Використовуючи співвідношення невизначеності, показати, що в ядрі не можуть знаходитись електрони. Лінійні розміри ядра прийняти рівними м. Врахувати, що питома енергія зв’язку в середньому 8 МеВ/нуклон.

19. Атом випромінює фотон з довжиною хвилі 0,550 мкм. Тривалість випромінювання 10 нс. Визначити найменшу похибку, з якою можна вимірювати довжину хвилі випромінювання.

20. Визначити, при якій ширині одновимірної потенціальної ями, дискретність енергії електрона стає порівняною з енергією його теплового руху при температурі 300 К.