Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Курс лекций по физике Законы теплового излучения Фотоэффект Ядерная модель атома Квантовые генераторы Зонная теория твёрдых тел Электропроводимость металлов Ядерная физика Дозиметрия

Курс лекций по физике Примеры решения задач

Ядерная физика Атомное ядро

 Основная масса материи в атоме не распределена равномерно по объёму атома, а сконцентрирована в плотном ядре, размер которого (~10-15 м) составляет одну стотысячную часть размера самого атома. Плотность ядерного вещества очень велика .

 Ядро имеет положительный заряд, кратный элементарному заряду е. и соответствующие спину ядра механический и магнитный моменты.

  Взаимодействие магнитных моментов электронов атома и его ядра приводит к расщеплению спектральных линий излучения атома, равному , что обусловливает сверхтонкую структуру оптического спектра атома.

 Состав ядра – нуклоны (протоны и нейтроны).

 Протон – р – стабильная частица (время жизни - ), ядро атома водорода, обладает положительным зарядом е и массой

тр = 1,67265.10-27 кг = 1,00729 а.е.м. = 1836,15 те = 938,28 МэВ.

 Спин протона S = .

 Собственный магнитный момент  , где

 Дж/Тл - ядерный магнетон.

 Собственный магнитный момент протона приблизительно в 660 раз меньше собственного магнитного момента электрона.

 Нейтрон – п – электрически незаряженная элементарная частица с массой

тп = 1,67495.10-27 кг = 1,00898 а.е.м. = 1838,68 те = 939,55 МэВ.

  Спин нейтрона S =  .

 Собственный магнитный момент . Знак минус указывает, что механический и магнитный моменты нейтрона имеют противоположное значение.

 В свободном состоянии нейтрон нестабилен ( среднее время жизни мин) и самопроизвольно распадается, превращаясь в протон и испуская электрон и антинейтрино

.

Характеристики атомного ядра

 Z – зарядовое число равное количеству протонов в ядре и являющееся атомным номером в таблице Менделеева.

 А – массовое число равное количеству нуклонов в ядре.

  N =(A – Z) – число нейтронов в ядре.

 Символически записывают AXZ , например,  238U92.

 Поскольку для числа Z существует только один символ химического элемента, его часто не указывают. Например, 238U.

 Конкретные атомы с данным числом протонов и нейтронов называют нуклидами.

 Нуклиды с одинаковым числом протонов называют изотопами. Атомы изотопов обладают практически очень близкими физико-химическими свойствами, за исключением некоторых случаев. Сильнее всего это различие у трёх нуклидов: 1Н1 , 2Н1 (дейтерий), 3Н1 (тритий). Ядра дейтерия и трития называют – дейтрон (d) и тритон (t) .

 В настоящее время известно около 1500 различных ядер с Z от 1 до 117 и А от 1 до 271. Примерно  часть этих ядер устойчивы. Многие ядра с Z от 93 до 115 были получены искусственным путём посредством ядерных реакций.

  Размеры ядер зависят от числа содержащихся в них нуклонов.

 В первом приближении ядро можно считать сферическим и при А > 10 эффективный радиус большинства ядер довольно точно определяется формулой

R = 1,3.А1/3 Ф, где

Ф = 1 фм = 10-15 м – ферми (название применяемой в ядерной физике единицы длины, равной одному фемтометру.

 Спин ядра – I . Он слагается из спинов нуклонов и их орбитальных моментов. Спин нуклона равен  , поэтому спин I ядра может быть как целым, так и полуцелым – в зависимости от числа нуклонов.

 В основных состояниях всех стабильных ядер . Это указывает на то, что моменты импульса большинства нуклонов в ядре взаимно компенсируют друг друга, располагаясь «антипараллельно».

  У всех ядер с чётными числами протонов и нейтронов спин основного состояния I = 0.

1. Статистические распределения Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределения Максвелла молекул по величине скорости. Скорости теплового движения молекул. Распределение Больцмана частиц в потенциальном поле. Барометрическая формула. Распределения квантовых частиц (функции распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака).
Фотопроводимость полупроводников