В 1911 году Эрнест Резерфорд исследовал рассеяние альфа-частиц веществом и открыл атомное ядро массивное образование, в десять тысяч раз меньшее по размерам
Скачать 67.92 Kb.
|
В 1911 году Эрнест Резерфорд исследовал рассеяние альфа-частиц веществом и открыл атомное ядро – массивное образование, в десять тысяч раз меньшее по размерам, чем атом. Из его исследований следует планетарная модель строения атомов: в центре атома расположено положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Вокруг ядра по орбитам движутся электроны, заряд которых равен по значению заряду ядра, поэтому атом в целом нейтрален. Число внутриатомных электронов равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.
Первый постулат: атомная система может находиться только в особых стационарных состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия; в стационарных состояниях атом не излучает. Этот постулат противоречит классической механике, согласно которой энергия движущихся электронов может быть любой. Противоречит электродинамики Максвелла, т.к. допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн. Второй постулат: излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний:  частота излучения определяется по формуле:  Этот постулат противоречит электродинамики Максвелла, т.к. согласно этому постулату частота излучения света свидетельствует не об особенности движении электрона, а лишь об изменении энергии атома.
В 1917 году Эйнштейн предсказал возможность индуцированного излучения света атомами. Под индуцированным излучением понимают излучение возбужденных атомов под действием падающего на них света. Важной особенностью является то, что возникшая при индуцированном излучении световая волна не отличается от волны, падающей на атом, ни частотой, ни фазой, ни поляризацией. Лазер – это устройство, в котором энергия, тепловая, химическая, электрическая, преобразуется в энергию электромагнитного поля – лазерный луч. Качество лазерной энергии определяется ее высокой концентрацией и возможностью передачи на значительные расстояния. Свойства лазерного излучения:
Размеры ядра, имеют порядок r =10-14-10-15м. Заряд ядра положителен и равен Ze, где Z - порядковый номер элемента в таблице Менделеева, а е=1,602189·10-19 Кл - положительный заряд, по абсолютной величине равный заряду электрона. Форма ядер всех элементов близка к сферической, хотя и слегка вытянутые или сплюснутые ядра. В 1919 году Э.Резерфорд, обнаружил протон. В 1932 году ученик Резерфорда английский физик Д. Чедвик открыл новую элементарную частицу. Назвали ее нейтроном. В том году советским физиком Д. Д. Иваненко и немецким физиком В. Гейзенбергом была предложена протонно-нейтронная модель ядра. Согласно этой модели, ядра устроены следующим образом:
Сумма числа протонов и нейтронов называется массовым числом и обозначается буквой А. Если обозначить число нейтронов N, то мы получим формулу, связывающую три числовые характеристики ядра: A = Z + N . С помощью таблицы периодической системы элементов определяем число протонов и нейтронов для ядер нескольких элементов. Вводим обозначение ядер:  Ядра атомов элементов обозначаются той же буквой, что и сами эти элементы в химии, но дополнительно снабжаются индексами : Z - внизу, А – вверху. Элементы с одинаковыми химическими свойствами, но отличающиеся по массе и радиоактивным свойствам, называются изотопами. Изотопы водорода  - протон  – дейтерий ,  – тритий , изотопы урана 23892U, 23392U, 23592 U ( и другие изотопы ) .
Ядерные силы много больше гравитационного притяжения и действуют вопреки электрическому отталкиванию протонов в ядре. В природе существует, таким образом, третье фундаментальное взаимодействие, называемое сильным. Ядерные силы являются проявлением этого взаимодействия.
Энергией связи ядра атома называется энергия, необходимая для полного разделения ядра на нуклоны. Энергии связи электрона в атоме: это энергия, которую нужно сообщить электрону, чтобы оторвать его от атома. Энергия связи электронов в оболочках многоэлектронных атомов десятки и сотни электронвольт . Соединяя ядра с меньшим числом нуклонов в ядра с большим числом нуклонов, мы получим выделение энергии в несколько мегаэлектроновольт на каждый нуклон. Масса покоя ядра всегда меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов: Мя < Zmp + Nmn Существует дефект масс: ΔМ = Zmp + Nmn – Мя. Значит уменьшается энергия системы нуклонов на величину энергии связи: Есв = ΔМс2 = (Zmp + Nmn – Мя)с2. Этой энергией обладают излучаемые при этом частицы. ΔМ = Есв/ с2 . Удельной энергией связи называют энергию связи, приходящуюся на один нуклон. Ее определяют экспериментально.
Ядерными реакциями называют изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные реакции происходят, когда частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил. Сближение положительно заряженных частиц с ядрами возможно лишь при сообщении им большой энергии. Для этого используют ускорители частиц, с помощью которых может быть сообщена энергия порядка 105 МэВ; можно использовать протоны, которые в процессе радиоактивного распада не появляются; можно ускорить более тяжелые ядра, чем ядра гелия. Первая реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932 г. Удалось расщепить литий на две α-частицы:  Превращение ядер сопровождается изменением их внутренней энергии т.е. энергии связи, которое означает, что суммарная энергия покоя участвующих в реакциях частиц и ядер не остается неизменной. В соответствии с законом сохранения энергии изменение кинетической энергии в процессе ядерной реакции равно изменению энергии покоя участвующих в реакции ядер и частиц. Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции. Если энергия ядер и частиц после реакции больше, чем до реакции, то говорят о выделении энергии. В противном случае реакция идет с поглощением энергии.
Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц – α-, β-, γ- излучения. α-частицы представляют собой ядра атома гелия. β-излучение – это поток быстрых электронов. γ- излучение – это электромагнитные волны с длиной волны 10-8 – 10-11 см. Правило смещения:
Правила смещения показывают, что при радиоактивном распаде сохраняется заряд и приближенно сохраняется относительная масса. Возникшие при радиоактивном распаде новые ядра в свою очередь обычно тоже радиоактивны. Для каждого радиоактивного вещества существует определенный интервал времени – период полураспада - на протяжении которого активность убывает в два раза. Период полураспада Т – это то время, в течении которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов. Среднее число атомов, распадающихся за определенный интервал времени, определяет закон радиоактивного распада: N = N0 · 2-t/T
Делиться на части могут только ядра некоторых тяжелых элементов. При делении ядер испускаются два-три нейтрона и γ-лучи. Одновременно испускается большая энергия. Деление ядра возможно благодаря тому, что масса покоя тяжелого ядра больше суммы масс покоя осколков, возникающих при делении. Существует спонтанное деление ядер урана, при котором освобождается два-три нейтрона, что позволяет осуществлять цепную реакцию деления урана. Ядерной цепной реакцией называется реакция, в которой частицы, вызывающие ее (нейтроны), образуются как продукты этой реакции. Цепная реакция сопровождается выделение огромной энергии. При делении каждого ядра выделяется 200 МэВ. Но для осуществления цепной реакции нельзя использовать любые ядра, делящиеся под влиянием нейтронов. Из ядер, встречающихся в природе, пригодны лишь ядра изотопа урана с массовым числом 235. Для течения цепной реакции необходимо, чтобы среднее число освобожденных нейтронов в данной массе урана не уменьшалось с течением времени. Это возможно, если коэффициент размножения нейтронов k больше или равен 1. Коэффициентом размножения нейтронов называется отношение числа нейтронов в каком-либо поколении к числу нейтронов в последующем поколении. Для стационарного течения цепной реакции k = 1.
Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется управляемая реакция деления ядер. Основными элементами являются: ядерное горючее (уран-235, уран-238, плутон-239), замедлитель нейтронов (вода, графит), теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий), устройство для регулирования скорости реакции (вводимые в рабочее пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор – вещества, хорошо поглощающие нейтроны). Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, задерживающей нейтроны и гамма-излучение, выполненной из бетона или железа (схема).
Термоядерные реакции – это реакции слияния легких ядер при очень высокой температуре. Для этого необходимо сблизить ядра на расстояние около 10-12 см. Энергия, выделяемая при термоядерных реакциях в расчете на один нуклон, превышает удельную энергию цепных ядерных реакций.
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Резерфорд открывает атомное ядро Понятие элементарности объекта в значительной мере определяется уровнем наших знаний. Поэтому привычное для нас утверждение "состоит... |  | Реферат по физике на тему: “Атомное ядро” Изучение атомного ядра вынуждает заниматься элементарными частицами. Причина этого ясна: в ядрах атомов частиц так мало, что свойства... |
| Урока по теме «Атомное ядро» Автор: Ромась Ольга Васильевна, учитель физики сош №1 им. А. Н. Ёлгина с. Теренколь Качирского района Павлодарской области | | Календарно-тематическое планирование уроков химии 11 класс Ядро и электронная оболочка. Электроны, протоны и нейтроны. Макромир и микромир. Дуализм частиц микромира |
| Героизм сильнее пули Ровно десять лет назад боец спецподразделения «Альфа» Сергей Бугаец лежал в коме после пулевого ранения в голову и был на волосок... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ядро и электронная оболочка. Электроны, протоны и нейтроны. Микромир и макромир. Дуализм частиц микромира |
| Задание №3-к 18. 10. 2011 Цель: Подготовить рефераты, используя единственный источник- закон о землеустройстве 29 мая 1911 г и изданный на его основании Наказ... | | Реферат Развитие представлений о строении Вселенной Вселенная существует объективно, независимо от сознания человека, её познающего. Она содержит гигантское множество небесных тел,... |
| Мюнхен, 20 августа 1911 Роль педагогического коллектива по успешному завершению учебного года и задачи по подготовке к новому учебному году /Казанфаров И.... | | Научно-исследовательская работа по направлениям, темам Физика элементарных... Впервые при всех энергиях иследовано туннелирование, индуцированное столкновением частиц в игрушечной модели теории поля, и показана... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Десять раз переверните стеклянную трубку, ставя её вертикально и, рассчитайте на сколько градусов нагрелась дробь? | | Перед каждым лежат десять тысяч дорог, ведущих за пределы круга.... Т. Алексеев, К. Хийема, Т. Кала и др. Человек, культура, общество. Часть Учебник по истории для 11 класса. Коолибри,2002 |
| Реферат «Влияние курения на организм» Они представляют собой твердые частицы и капельки жидкости, размеры которых составляют доли микрометра. Число таких частиц в дыме... | | Росводоканал Бывшего СССР. С 2003 года «роcводоканал» входит в состав «Альфа-Групп». Использование инвестиционных ресурсов «Альфа-Групп» в сочетании... |
| Реферат По теме «Конструирование машин» Действительно, всякий раз, когда техника овладевала веществом, энергией или информацией на новом уровне, происходило скачкообразное... | | Джек Стэк " Алхимия прибыли" До сих пор не могу понять и объяснить, почему это место оказалось для меня идеальным. За десять лет я сменил десять рабочих мест |
