Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома и её неустойчивость с точки зрения классической электродинамики. Строение атома водорода по Бору. Постулаты Бора.
Для экспериментальной проверки «пудинговой» модели атома Резерфорд провёл следующий опыт. Пучок положительно заряженных частиц (-частиц) направлялся на сверхтонкую золотую фольгу толщиной около 400 нм. Частицы, прошедшие через фольгу, регистрировались на экране. Оказалось, что некоторая часть частиц, как и ожидалось, отклонялась на малые углы (4о-6о) от первоначального направления. Однако, были и такие частицы, которые рассеивались на угол больше 90о или даже возвращались назад. Следовательно, внутри атома имеется сильное электрическое поле, которое создаётся положительным зарядом, сконцентрированным в очень малом объёме. Резерфорд предложил этот положительный заряд назвать ядром.
Основные положения ядерной модели атома, предложенной Резерфордом.
Такая модель называется планетарной.
Недостатки планетарной модели атома.
Н.Бор предложил квантовую модель атома, в основе которой лежат следующие постулаты.
Стационарные состояния отличаются друг от друга различными орбитами, по которым движутся электроны в атоме.
Еkn=hkn=Ek-En kn=(Ek-En)/h
Если EkEn, то происходит излучение энергии, если EkEn, то – поглощение энергии.
mvrn=nħ, n=1,2,3 …
Протонно-нейтронная модель ядра. Нуклоны. Зарядовое и массовое числа. Изотопы. Ядерные реакции, законы сохранения в ядерных реакциях.
Иваненко и Гейзенберг независимо друг от друга предложили протонно-нейтронную модель строения атома. Согласно этой модели ядро состоит из частиц двух типов – протонов и нейтронов.
Протон – это ядро простейшего атома –водорода, имеет положительный заряд, равный по модулю заряду электрона +е=+1,6 10-19 Кл и массу mр=1,67 10-27 кг.
Нейтрон электрически нейтрален, а масса приблизительно равна массе протона.
Нейтрон и протон имеют общее название – нуклон.
Число протонов в ядре называется атомным номером или зарядовым числом и обозначается буквой Z. Общее число нуклонов называется массовым числом и обозначается буквой А. Число нейтронов в ядре N=A-Z.
Ядра, содержащие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов, называются изотопами. Химические свойства изотопов одинаковые.
Между протонами действуют силы кулоновского отталкивания. Однако, ядра остаются устойчивыми, потому что между нуклонами существует особый вид взаимодействия, который называется сильным взаимодействием. Соответствующие этому взаимодействию ядерные силы обладают следующими свойствами:
1)являются только силами притяжения;
2)примерно в 100 раз превосходят по величине кулоновские силы отталкивания в ядре;
3)проявляются на расстоянии порядка 10-15 м, т.е. являются короткодействующими силами;
4)не зависят от электрического заряда взаимодействующих нуклонов.
Массы ядер принято измерять в атомных единицах массы. Масса нейтрального атома 612С принята за 12,000000 а.е.м.
Используя соотношение Эйнштейна Е=mс2, массу можно выразить в электронвольтах.
1 а.е.м.=1,66 10-27 кг=931,5 МэВ
Некоторые ядра являются неустойчивыми. Это объясняется либо тем, что в ядре протонов гораздо больше, чем нейтронов и, следовательно, возникает избыток энергии кулоновского взаимодействия; либо тем, что в ядре нейтронов намного больше, чем протонов и возникает избыток массы нейтронов.
Неустойчивые ядра начинают самопроизвольно распадаться.
Ядерными реакциями называют процессы изменения атомных ядер в результате их взаимодействия с элементарными частицами или друг с другом. В ходе реакции суммарный электрический заряд и суммарное число нуклонов должны сохраняться.
Символически ядерные реакции записываются следующим образом:
А+аВ+b , где А – исходное ядро, а – бомбардирующая частица, В – конечное ядро, b – испускаемая частица.
Для осуществления ядерной реакции под действием положительно заряженной частицы, необходимо, чтобы частица обладала кинетической энергией, достаточной для преодоления сил кулоновского отталкивания.
БИЛЕТ 26
Энергия связи ядра. Дефект массы атомных ядер. Энергетический выход ядерных реакций.
Массы всех ядер, за исключением ядра водорода, меньше, чем массы образующих их протонов и нейтронов в свободном состоянии. Величина этой разности масс характеризует степень связи нуклонов в данном ядре. Её называют дефектом масс.
Дефект масс – это разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра:
m=Zmp+(A-Z)mn-mя
где Z – число протонов, A-Z=N – число нейтронов в ядре.
В соответствии с соотношением Эйнштейна между массой и энергией дефекту массы соответствует некоторая энергия – энергия связи ядра.
Энергия связи атомных ядер – это энергия, которая необходима для расщепления ядра на отдельные нуклоны.
Есв= (Zmp+Nmn-mя)с2=mс2
Часто выражение для энергии связи записывают в виде
Есв= (Zmp+Nmn-mя) 931,5
где масса частиц выражена в а.е.м., а энергия – в МэВ.
Характеристикой устойчивости ядер служит удельная энергия связи ядра, т.е. энергия связи, приходящаяся на один нуклон. Чем больше эта величина, тем сильнее связан каждый нуклон в ядре, следовательно, тем устойчивее ядро.
Некоторые ядра являются неустойчивыми. Это объясняется либо тем, что в ядре протонов гораздо больше, чем нейтронов и, следовательно, возникает избыток энергии кулоновского взаимодействия; либо тем, что в ядре нейтронов намного больше, чем протонов и возникает избыток массы нейтронов.
Неустойчивые ядра начинают самопроизвольно распадаться.
Ядерными реакциями называют процессы изменения атомных ядер в результате их взаимодействия с элементарными частицами или друг с другом.
Ядерные реакции бывают двух типов: эндотермические (с поглощением энергии) и экзотермические (с выделением энергии).
Если сумма масс исходного ядра и частиц, вступающих в реакцию, больше суммы масс конечного ядра и испускаемых частиц, то энергия выделяется, и наоборот.
Энергия, высвобождающаяся при ядерной реакции, называется энергетическим выходом ядерной реакции.
Для некоторой ядерной реакции А+аВ+b энергетический выход
Е=(mВ+mb-mА-mа)с2
Естественная радиоактивность. и -излучения. Период полураспада. Закон радиоактивного распада.
Радиоактивность – это явление самопроизвольного превращения неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием частиц, обладающих большой проникающей способностью.
Излучение можно разделить на три вида: и -лучи.
-излучение – это испускание ядер атомов гелия. Реакции, сопровождаемые -излучением, называются -распадом.
-распад может быть записан следующим образом
ZAXZ-2A-4Y+24He
Особенности -распада:
1)наблюдается для тяжёлых ядер с А200;
2)энергия частиц лежит в пределах от 2 до 9 МэВ;
3)энергии и скорости испускаемых -частиц в пучке очень близки друг к другу.
Проникающая способность -частиц мала.
-излучение – это испускание электронов. Реакции, сопровождаемые -излучением, называются -распадом.
-распад может быть записан следующим образом
ZAXZ+1AY+-10e
Особенности -распада:
1)наблюдается для тяжёлых и средних ядер;
2)скорости электронов сильно различаются по величине.
Проникающая способность -частиц гораздо больше, чем у -частиц.
-излучение – это фотоны очень большой энергии.
Особенности -излучения:
1)очень коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны =10-10-10-13 м;
2)энергия -кванта находится в пределах от десятков кэВ до нескольких МэВ.
-излучение обладает очень большой проникающей способностью.
Для каждого радиоактивного вещества существует характерный интервал времени, называемый периодом полураспада.
Период полураспада Т1/2 – это промежуток времени, за который распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер.
Закон радиоактивного распада.
N=No2-t/T1/2
где Nо – количество радиоактивных ядер в начальный момент времени, N – количество нераспавшихся радиоактивных ядер через время t.