атом и атомное ядро

АТОМ И АТОМНОЕ ЯДРО
ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА ПО РАССЕИВАНИЮ  - ЧАСТИЦ
Суть опыта
Результаты
Выводы из опыта
опыта
Бомбардир 1) Большая
Недостатки
модели
1) Положительный заряд
С точки зрения
овка
часть  
атома и почти вся его масса
классической
тонкой
частиц не
сконцентрированы в очень
физики
золотой
испытывала ни малой области объема
электрон,
фольги
каких
атома – атомном ядре.
двигаясь по
быстрыми
отклонений
2) Размер ядра меньше
орбите, обладает

или
размера атома в 105раз.
ускорении-м,
частицами
и
определение углов
их
рассеивания.
отклонялась на 3) Резерфорд предположил,
поэтому его
очень малые
что электроны движутся
движение
углы.
вокруг ядра атома по
должно
2) Некоторые
орбитам, т.е. предложил
сопровождаться
  частицы
планетарную (ядерную)
излучением, что
отклонялись
модель атома.
приведет к
на большие
потере энергии и
углы,
падению
близкие к
электрона на
180о.
ядро.
Устойчивость атомов объяснил Н. Бор.
КВАНТОВЫЕ ПОСТУЛАТЫ БОРА
1) Атом может находиться только в устойчивых стационарных (квантовых)
состояниях, в которых он не излучает. Каждому стационарному состоянию
соответствует определенная энергия Еn .
2) Излучение света происходит при скачкообразном переходе атома из
стационарного состояния с большей Ek энергией в стационарное состояние с
меньшей энергией En . Энергия излученного фотона равна h  Ek  En .
(Поглощение света происходит при скачкообразном переходе атома из
стационарного состояния с меньшей энергией En в стационарное состояние с
большей энергией Ek . Энергия поглощенного фотона равна h  Ek  En . )
Сколь угодно долго атом может находиться в основном состоянии ( Е1 ), из
других, возбужденных состояний ( Е2 , Е3 , ) атом самопроизвольно
переходит в основное состояние с излучением фотонов.
Излучение
Переход из первого
(третьего) стационарного
состояния в третье
(первое) может
сопровождаться
поглощением
(излучением) трех
квантов с различной
энергией:
Поглощение
СТРОЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА
Ядро атома состоит из нуклонов: положительно заряженных протонов

1
1

p или 11H и не имеющих заряда нейтронов
 n.
1
0
Ядро любого химического элемента X записывается следующим образом:
A
Z
X , где Z  зарядовое число (число протонов в ядре, равное порядковому
номеру химического элемента в таблице Менделеева, в нейтральном атоме
число протонов равно числу электронов
 е );
0
1
А  массовое число (число
протонов и нейтронов в ядре, равное округленному до целого числа
значению относительной атомной массы элемента). A  Z  N , где N  число
протонов в ядре.
Удерживаются нуклоны в ядре благодаря действию короткодействующих
зарядово-независимых ядерных сил.
Установлено, что масса ядра М Я всегда меньше суммы масс составляющих
его нуклонов: М Я < Zm p  Nmn .
Zm p  Nmn - М Я = M  дефект масс.
Mc 2  E св  энергия связи атомного ядра.
Энергия связи – энергия, которая необходима для расщепления ядра на
отдельные нуклоны, иначе
энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра
из отдельных нуклонов.
При вычислении энергии связи атомного ядра удобно пользоваться
формулой: Есв  931,5
МэВ
МэВ
Zm p  Nmn  M Я  . Причем, массы
М  931,5
а.е. м.
а.е. м.
протона, нейтрона и ядра необходимо брать в атомных единицах массы,
результат получится в МэВ. 1эВ  1,6  10 19 Дж .
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ – изменения атомных ядер при взаимодействии с
элементарными частицами или друг с другом. При ядерных реакциях
выполняется закон сохранения заряда и массы:
A1
Z1
X 1  ZA22 X 2  ZA33 X 3  ZA44 X 4 , Z1  Z 2  Z 3  Z 4 , A1  A2  A3  A4 .
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА НАПИСАНИЕ ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ
При бомбардировке изотопа бора 105 В нейтронами из образовавшегося
ядра выбрасывается   частица. Написать реакцию.
Решение: 105 B  01n 37 Li  24He
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ВЫХОДОМ ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ называется
разность энергий ядер и частиц до реакции, и после реакции. Если эта
разность положительная, то реакция идет с выделением энергии, если
отрицательная, то с поглощением энергии.
При решении задач на расчет энергетического выхода ядерной реакции
удобно из суммы масс ядер до реакции вычесть сумму масс ядер после
реакции и умножить на 931,5
МэВ
.Масса ядер должна быть выражена в
а.е. м.
атомных единицах массы, результат получится в МэВ .
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ВЫХОДА ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ
Какая энергия выделяется при термоядерной реакции 12 H  13H  24 H  01n ?
Решение:
2,01410  3,01605  4,00260  1,00867 931,5  17,6МэВ.
Термоядерные реакции – реакции слияния легких ядер, происходящие при
очень высокой температуре.
Радиоактивность - явление самопроизвольного превращения одних ядер в
другие, сопровождающееся излучением.
Состав
Что из себя представляет
Свойства
Поток ядер гелия 24 Не .
Обладает высокой
излучения

излучение
ионизационной
способностью,
поглощается слоем
бумаги толщиной около
0,1 мм.

Поток электронов,
Задерживается
излучение
движущихся со скоростью,
алюминиевой пластинкой
близкой к скорости света 10 е .
толщиной в несколько
миллиметров.
  излучение Высокочастотное
электромагнитное излучение.
Обладает очень высокой
проникающей
способностью.
  излучение сопутствует   и   распаду.
При   и   распаде выполняются законы сохранения заряда и массового
числа:
  распад:
A
Z
X  ZA42Y  24He .
  распад:
A
Z
X  X A1Y  10 e .
ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА:
N  N0  2

t
T
, где N  число нераспавшихся за время t ядер; N 0  начальное
число радиоактивных ядер; T  период полураспада – время, за которое
распадается половина первоначального количества ядер. Закон справедлив
для большого числа ядер.