Читайте также:
|
Під час спектрального аналізу спектральні лінії порівнюють зі спектральними лініями певного хімічного елемента. Якщо відповідні довжини хвиль збігаються, це свідчить про наявність даного хімічного елемента в досліджуваному об’єкті. За інтенсивністю спектральних ліній можна визначити кількість даного хімічного елемента.
У збудженому стані атом може перебувати лише протягом незначного проміжку часу, після чого мимовільно (спонтанно) переходить в основний стан, випромінюючи при цьому квант світла. Це випромінювання відбувається за відсутності зовнішнього впливу на атом і обумовлено лише нестійкістю його збудженого стану.
Якщо жодного впливу на атом не виявлено, то час його перебування в збудженому стані близько 10-8 с. Якщо ж атом піддається зовнішньому впливу, то час життя його збудженого стану скорочується й виникає випромінювання, яке називають вимушеним, або індукованим.
Поняття про вимушене випромінювання було уведено 1916 року Альбертом Ейнштейном. Це випромінювання відбувається в результаті впливу на збуджений атом кванта світла, частота якого збігається із частотою його мимовільного випромінювання. «Запустити» лавину вимушеного випромінювання може фотон, спонтанно випромінений яким-небудь атомом цього ж середовища: цей фотон «змусить» інший атом випроменити такий самий фотон, потім два однакових фотони «змусять» ще два атоми випроменити ще два таких самих фотони й так далі. У результаті (без зовнішнього випромінювання) може розвинутися лавиноподібний процес, що призводить до надзвичайно інтенсивного випромінювання за рахунок «запасу енергії» атомів, що перебувають у метастабільному стані. На цьому заснована дія квантових генераторів, які сьогодні широко використовують у техніці, медицині, побуті, засобах зв’язку.
Ø Оптичні квантові генератори, випромінювання яких перебуває у видимій та інфрачервоній області спектра, називаються лазерами.
Лазери відіграють значну роль у сучасному науково-технічному прогресі. їхнє випромінювання має унікальні й дуже цінні властивості, які забезпечили їм широке застосування в найрізноманітніших галузях науки, техніки, медицини й т. ін. Якість лазерної енергії визначається її високою концентрацією й можливістю передання на значну відстань. Лазерний промінь можна сфокусувати в крихітну цятку діаметром, порівнянним із довжиною світлової хвилі, й одержати густину енергії, що перевищує вже на сьогоднішній день густину енергії ядерного вибуху. За допомогою лазерного випромінювання вже вдалося досягти найвищих значень температури, тиску, магнітної індукції. Нарешті, лазерний промінь є найбільш містким носієм інформації й у цій ролі — принципово новим засобом її передання й обробляння.
За допомогою лазерів удалося створити тривимірні зображення, які називаються голографічними. Розглядаючи голограму під різними кутами, ви можете бачити зображений на ній предмет різнобічно: наприклад, на голограмі (на відміну від фотографії) можна «зазирнути» за предмети, розташовані на передньому плані.
Принцип дії лазера використовують також під час створення еталонів часу, тобто найбільш точних годинників: похибка ходу таких годинників — не більше однієї секунди за 30000 років.
Протонно-нейтронна модель ядра
1932 року Д. Д. Іваненко опублікував замітку, у якій висловив припущення, що нейтрон разом із протоном є структурним елементом ядра. Однак протонно-нейтронну модель ядра більшість фізиків сприйняла скептично. Навіть Резерфорд вважав, що нейтрон — це лише складне утворення протона й електрона.
Гіпотезу протон-нейтронного складу ядер висловив незабаром після відкриття нейтрона Чедвик, остаточно ж її підтвердили вже на початку становлення сучасної ядерної фізики. Як зараз зрозуміло, протон-нейтронна модель виявилася одним з необхідних відправних пунктів усього розвитку ядерної фізики поряд з іншими фундаментальними відкриттями.
Ядро атома будь-якого хімічного елемента складається із двох видів елементарних частинок — протонів і нейтронів.
Ø Число протонів у ядрі дорівнює атомному номеру елемента Z в періодичній системі елементів і називається зарядовим числом.
Число нейтронів у ядрі позначають N.
Ø Суму числа протонів Z і числа нейтронів N у ядрі називають масовим числом і позначають літерою А:
A = Z + N.
Як одиницю маси в атомній і ядерній фізиці використовують атомну одиницю маси (а. е. м.).
Ø Атомна одиниця маси дорівнює 1/12 маси атома Карбону атомною масою 12:1 а. е. м. = 1,66057·10-27 кг.
Якщо під X маємо на увазі символ хімічного елемента, то ядро будь-якого хімічного елемента в загальному вигляді позначається так: AZX. Наприклад, для Феруму: 5626Fe, для Нітрогену: 147N, для Урану: 23592N і т. ін. Протон і нейтрон позначають, відповідно, як 11р і 10n.
Ø Оскільки масове число А являє собою загальне число протонів і нейтронів у ядрі, то число нейтронів у ядрі можна знайти в такий спосіб:
N = A - Z.
Ø Ізотопи являють собою ядра з тим самим значенням Z, але різними масовими числами А, тобто з різним числом нейтронів N.
Наприклад, водень має три ізотопи: 11Н — протій (у ядрі тільки один протон), 21Н — дейтерій (у ядрі — протон і нейтрон), 31Н — тритій (у ядрі — протон і два нейтрони).
У сучасній фізиці приймають, що протон і нейтрон — це два так званих зарядових стани однієї й тієї ж частинки — нуклона (від латинського nucleus — ядро).
Протон — нуклон у зарядженому стані, нейтрон — у нейтральному. Використовуючи цей термін, можна стверджувати, що атомні ядра складаються з нуклонів.
Ø Радіоактивність — здатність атомів деяких хімічних елементів до мимовільного випромінювання.
Хімічні елементи, яким притаманна радіоактивність, називаються радіоактивними елементами.
Ø Радіоактивність являє собою мимовільне перетворення одних атомних ядер в інші, супроводжуване випущенням різних частинок.
· Радіоактивне випромінювання складається з α-, β- і γ-променів.
Ø Альфа-розпад — вид радіоактивного розпаду ядра, у результаті якого відбувається випускання альфа-частинки.
Альфа-розпад спостерігається тільки у важких ядер (атомний номер повинен бути більше 82, масове число повинне бути більше 200).
Швидкість вильоту альфа-частинки 14000-20000 км/с. У загальному вигляді формула альфа-розпаду виглядає так:
Альфа-розпад зменшує масове число на 4, а зарядове число на 2, тобто переміщає елемент на дві клітинки до початку періодичної системи. Наприклад, 
2. β-розпад
Ø Бета-розпад — радіоактивний розпад атомного ядра, що супроводжується вилітанням з ядра електрона або позитрона.
Цей процес обумовлений мимовільним перетворенням одного з нуклонів ядра в нуклон іншого роду, а саме: перетворенням або нейтрона в протон, або протона в нейтрон.
Може виникнути питання: як із ядра може вилетіти електрон, якщо воно складається із протонів і нейтронів? Справа в тому, що один з нейтронів ядра, випустивши електрон, перетворюється в протон. При цьому загальне число нуклонів у ядрі залишається тим самим.
Під час β-розпаду: 
Ø Бета-розпад не змінює масового числа, а зарядове число збільшує на 1, тобто зміщує елемент на одну клітинку ближче до кінця періодичної системи.
Наприклад, 
α-розпад і β-розпад є наслідками двох законів збереження, що виконуються під час радіоактивних перетворень, — збереження електричного заряду й масового числа: сума зарядів (масових чисел) продуктів розпаду дорівнює заряду (масовому числу) вихідного ядра.
Під час γ-випромінювання з ядра вилітає фотон, що не має електричного заряду. Число нуклонів при цьому не змінюється. Отже, під час γ-випромінювання зарядове число ядра не змінюється, тобто ядро залишається ядром того самого хімічного елемента з тим самим масовим числом.
закон радіоактивного розпаду:
За цією формулою знаходять число атомів, що не розпалися, у будь-який момент часу. Період напіврозпаду — постійна величина, що не може бути змінена такими доступними впливами, як охолодження, нагрівання, тиск і т. ін. Для урану період напіврозпаду дорівнює 4,5 млрд. років, для радію — 1590 років, для радону — 3,825 доби, для рідію-С — 1,5·10-4 с.
Ø Зміни атомних ядер під час взаємодії їх одне з одним або іншими частинками називаються ядерними реакціями.
Ядерні реакції можуть протікати під час бомбардування атомів швидкими зарядженими частинками (протони, нейтрони, α-частинки, іони). Перша реакція такого роду була здійснена 1932 року за допомогою протонів великої енергії, отриманих на прискорювачі:
Якщо сумарна маса ядер і частинок збільшується після реакції на Δm, то енергія спокою збільшується на ΔЕ = Δmс2, тобто відповідна енергія за такої реакції поглинається. Якщо не враховувати енергію γ-квантів, то кінетична енергія продуктів реакції повинна бути на ΔЕ менше від кінетичної енергії ядер і частинок, що вступили в реакцію.
Енергетичний вихід реакції можна визначити й за різницею сумарної енергії зв’язку ядер, що утворюються, й вихідних ядер.
Енергія ядерної реакції:
Дата добавления: 2015-07-20; просмотров: 123 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Oslash; Випромінювання ізольованих атомів певного хімічного елемента має строго визначені довжини хвиль. | | | Oslash; Енергію зв'язку визначає величина тієї роботи, яку потрібно виконати для розщеплення ядра на його складові — нуклони. |