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

Основные типы радиоактивности

Альфа–распад – самопроизвольное испускание ядром α-частицы (4Не) .

α-частицы испускают только тяжёлые ядра.

Кинетическая энергия, с которой α-частицы вылетают из распадающегося ядра порядка нескольких  МэВ.

В воздухе пробег α-частицы при нормальном давлении составляет несколько сантиметров (их энергия расходуется на образование ионов на своём пути).

Пример:

Покоившееся ядро 213Ро испустило α-частицу с энергией Кα = 8,34 МэВ. При этом дочернее ядро оказалось в основном состоянии. Найти суммарную энергию Q , освобождающуюся в этом процессе (энергию α-распада).

Q = Кα+ КД , где

КД – кинетическая энергия дочернего ядра.

Из закона сохранения импульса: рα= рД.

Учитывая, что  и  получаем тα.Кα = тД.КД .

Окончательно получаем:

Q = Кα  Кα  = Кα  =  = 8,5 МэВ.

Покидая ядро, α-частице приходится преодолевать потенциальный барьер, высота которого превосходит её энергию .

Внутренняя сторона барьера обусловлена ядерными силами, а внешняя силами кулоновского отталкивания дочернего ядра.

Преодоление  α-частицей потенциального барьера в данных условиях происходит благодаря туннельному эффекту. Квантовая теория, учитывая волновые свойства α-частицы, «позволяет» ей с определённой вероятностью проникать сквозь такой барьер

Бета –распад (массовое число А не меняется).

1) Электронный β--распад –  ядро испускает электрон и его зарядовое число Z становится (Z+1).

2) Позитронный β+ -распад – ядро испускает позитрон: Z (Z – 1).

3) К–захват – ядро захватывает один из электронов К-оболочки атома и его зарядовое число становится (Z – 1). На освободившееся место в К-оболочке переходит электрон с другой оболочки, и поэтому К-захват всегда сопровождается характерным рентгеновским излучением.

Энергия β--распада : Q- = (MM – MD).c2 

Энергия β+-распада : Q+ = (MM - MD + 2.me).c2

Энергия К–захватa : QK = (MM – MD).c2 

При выполнении всех трёх процессов Q > 0.

Энергия, выделяемая при распаде, распределяется между электроном и электронным нейтрино (νе) или электронным антинейтрино () – частицей электрически нейтральной и обладающей очень большой проникающей способностью. Существование нейтрино обусловлено необходимостью сохранения момента импульса в реакции распада.

Отличительной чертой β-распада является превращение в ядре нейтрона в протон, и наоборот:

 (β- -распад)

 (β+-распад)

 (К–захват)

Известно, что спин нейтрона, протона и электрона одинаков и равен ½. Участие в β-распаде ещё одной частицы со спином ½ (спин нейтрино равен ½ ) диктуется как раз законом сохранения момента импульса.

Энергия, выделяющаяся при β-распаде лежит в пределах от 0,0168 МэВ до 16 МэВ. Период полураспада  лет.

Гамма–распад – испускание возбуждённым ядром при переходе его в нормальное состояние с энергией от 10 кэВ до 5 МэВ. В отличие от β-распада этот процесс внутриядерный, а не внутринуклонный.

 γ-кванты – коротковолновое электромагнитное излучение.

Изолированный свободный нуклон не может испустить или поглотить γ-квант, так как при этом были бы нарушены законы сохранения энергии и импульса.

γ-излучение сопровождает α-  и β-распады ядер. Это происходит в тех случаях, когда распад с переходом материнского ядра в основное состояние дочернего ядра напрямую либо маловероятен, либо запрещён правилами атбора.

Эффект Мёссбауэра –

– это явление резонансного испускания и поглощения γ-квантов ядрами атомов кристалла с отдачей, которую воспринимает не ядро, а весь кристалл в целом, не меняя своего внутреннего состояния (т.е. без возбуждения колебаний решётки).

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