Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.
Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия Следующая версия | Предыдущая версия | ||
subjects:physics:физика_атома_и_атомного_ядра [2013/07/26 14:46] ¶ |
subjects:physics:физика_атома_и_атомного_ядра [2025/03/25 19:41] (текущий) ¶ [Видео-лекции] |
||
---|---|---|---|
Строка 1: | Строка 1: | ||
+ | <box|[[start]]> | ||
+ | * **[[Квантовая физика и элементы СТО]]** | ||
+ | * [[Корпускулярно-волновой дуализм]] | ||
+ | * **Физика атома и атомного ядра** | ||
+ | * [[Элементы СТО]] | ||
+ | * [[СТО в опытах]] | ||
+ | </box> | ||
====== Физика атома и атомного ядра ====== | ====== Физика атома и атомного ядра ====== | ||
===== Атом и атомное ядро ===== | ===== Атом и атомное ядро ===== | ||
- | + | ==== Планетарная модель атома ( модель Резерфорда ) ==== | |
- | Планетарная модель атома ( модель Резерфорда ) | + | |
В центре атомного ядра находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны. | В центре атомного ядра находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны. | ||
Строка 13: | Строка 18: | ||
- | Квантовые постулаты Бора: | + | **Квантовые постулаты Бора:** |
- | + | - Атомная система может находиться только в особых стационарных ( квантовых ) состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия $ E_{n} $ . В стационарных состояниях атом не излучает. | |
- | + | - При переходе атома из одного состояния в другое испускается или поглощается фотон энергией \\ $$ h\vartheta =E_{m}-E_{n} $$ \\ h - постоянная Планка. | |
- | + | ||
- | 1) Атомная система может находиться только в особых стационарных | + | |
- | + | ||
- | ( квантовых ) состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия $ E_{n} $ . В стационарных состояниях атом не излучает. | + | |
- | + | ||
- | 2)При переходе атома из одного состояния в другое испускается или поглощается фотон энергией | + | |
- | $$ h\vartheta =E_{m}-E_{n} $$ | + | |
- | + | ||
- | h - постоянная Планка. | + | |
Правило квантования Бора служит для определения возможных стационарных состояний атома: | Правило квантования Бора служит для определения возможных стационарных состояний атома: | ||
$$ mVr=\frac{nh}{2\pi } $$ | $$ mVr=\frac{nh}{2\pi } $$ | ||
- | |||
- | |||
m -масса электрона, V -его скорость, r -радиус орбиты, n -целое число. | m -масса электрона, V -его скорость, r -радиус орбиты, n -целое число. | ||
Строка 37: | Строка 31: | ||
Бесконечно долго каждый атом может находиться лишь в основном стационарном состоянии, которое соответствует минимальному запасу энергии. Время жизни атомов в возбужденных состояниях очень мало и обычно не превышает | Бесконечно долго каждый атом может находиться лишь в основном стационарном состоянии, которое соответствует минимальному запасу энергии. Время жизни атомов в возбужденных состояниях очень мало и обычно не превышает | ||
+ | ==== Состав ядра атома. ==== | ||
- | + | Ядро состоит из протонов (заряд +e , масса $ m_{p}=1.7\cdot 10^{-27} кг $ ) и нейтронов (заряд равен нулю, масса $ m_{n}=m_{p} $ ). | |
- | Состав ядра атома. Ядро состоит из протонов (заряд +e , масса $ m_{p}=1.7\cdot 10^{-27} кг $ ) и нейтронов (заряд равен нулю, масса $ m_{n}=m_{p} $ ). | + | |
Заряд ядра равен $ Z_{e} ,Z $ - число протонов. массовое число : | Заряд ядра равен $ Z_{e} ,Z $ - число протонов. массовое число : | ||
$ A=Z+N, N $ - число нейтронов. | $ A=Z+N, N $ - число нейтронов. | ||
- | |||
Нуклоны (протоны и нейтроны ) удерживаются в ядре короткодействующими силами большой величины -ядерными силами. | Нуклоны (протоны и нейтроны ) удерживаются в ядре короткодействующими силами большой величины -ядерными силами. | ||
Строка 51: | Строка 44: | ||
- | Энергия связи ядра $ \Delta E_{св} $ . Для разделения атомного ядра на составляющие его нуклоны нужно затратить энергию $ \Delta E_{св} $ , равную разности между полной энергией свободных протонов и нейтронов и полной энергией ядра | + | Энергия связи ядра $ \Delta E_{св} $. Для разделения атомного ядра на составляющие его нуклоны нужно затратить энергию $ \Delta E_{св} $ , равную разности между полной энергией свободных протонов и нейтронов и полной энергией ядра |
$$ \Delta E_{св}=Zm_{p}c^{2}+Nm_{n}c^{2}-m_{Я}c^{2}=\Delta mc^{2} $$ | $$ \Delta E_{св}=Zm_{p}c^{2}+Nm_{n}c^{2}-m_{Я}c^{2}=\Delta mc^{2} $$ | ||
+ | ==== Радиоактивность ==== | ||
+ | **Радиоактивность** -- самопроизвольное испускание ядрами некоторых элементов различных частиц ( -частиц, электронов и др.), сопровождающееся переходом ядра в другое состояние и изменением его параметров. | ||
- | Радиоактивность | + | **Активность** -- число распадов в единицу времени. |
- | Радиоактивность- самопроизвольное испускание ядрами некоторых элементов различных частиц ( -частиц, электронов и др.), сопровождающееся переходом ядра в другое состояние и изменением его параметров. | + | **Виды радиоактивного распада:** |
- | Активность- число распадов в единицу времени. | + | - $ \alpha $-распад -- излучение $ \alpha $-частиц высокой энергии (ядер гелия). Масса ядра уменьшается на 4 единицы, а заряд ( номер элемента в табл. Менделеева ) - на 2 единицы: \\ $$ ^{A}_{Z}{X}\rightarrow^{A-4}_{Z-2}{Y}+^{4}_{2}{He} $$ \\ X - исходный элемент, Y - продукт его радиоактивного распада |
+ | - $ \beta $-распад: | ||
+ | - Бета (**минус**)-распад (**электронный** $ \beta $-распад) -- самопроизвольное превращение "нейтрона в протон" с испусканием электрона и антинейтрино : $ n\rightarrow p+\bar{e}+\bar{v} $ \\ Массовое число не меняется, а заряд возрастает на единицу: \\ $$ ^{A}_{Z}{X}\rightarrow^{A}_{Z+1}{Y}+^{0}_{-1}{e}+{\tilde{\nu}_{e}} $$ | ||
+ | - Бета (**плюс**)-распад (**позитронный** $ \beta $-распад) -- с испусканием позитрона и нейтрино: \\ $$ ^{A}_{Z}{X}\rightarrow^{A}_{Z-1}{Y}+^{0}_{+1}{e}+{\nu_{e}} $$ | ||
+ | - $ \gamma $ -излучение -испускание возбужденным ядром квантов света высокой частоты. Параметры ядра не меняются, ядро переходит в состояние с меньшей энергией. \\ $$ ^{A}_{Z}{X}\rightarrow^{A}_{Z}{Y}+^{0}_{0}{\gamma} $$ | ||
- | Виды радиоактивного распада : | + | Радиоактивное излучение обычно представляет собой смесь всех 3 видов излучений. Альфа и бета-излучения обладают слабой проникающей способностью при взаимодействии с веществом, гамма-лучи и потоки нейтронов - наиболее проникающие виды излучений. |
- | 1) $ \alpha $ -распад - излучение $ \alpha $ -частиц высокой энергии (ядер гелия ). Масса ядра уменьшается на 4 единицы, а заряд ( номер элемента в табл. Менделеева ) - на 2 единицы: | + | |
+ | **Закон радиоактивного распада:** | ||
- | |||
- | X -исходный элемент, Y -продукт его радиоактивного распада | ||
- | |||
- | |||
- | 2) $ \beta $ -распад -самопроизвольное превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино : | ||
- | $$ n\rightarrow p+\bar{e}+\bar{v} $$ | ||
- | |||
- | |||
- | Массовое число не меняется , а заряд возрастает на единицу : | ||
- | |||
- | |||
- | |||
- | 3) $ \gamma $ -излучение -испускание возбужденным ядром квантов света высокой частоты. | ||
- | Параметры ядра не меняются , ядро переходит в состояние с меньшей энергией. | ||
- | |||
- | Радиоактивное излучение обычно представляет собой смесь всех 3 видов излучений. Альфа и бета-излучения обладают слабой проникающей способностью при взаимодействии с веществом, гамма-лучи и потоки нейтронов - наиболее проникающие виды излучений. | ||
- | |||
- | Закон радиоактивного распада: | ||
$$ N=N_{0}\cdot 2^{\frac{-t}{T}} $$ | $$ N=N_{0}\cdot 2^{\frac{-t}{T}} $$ | ||
+ | $ N=N_{0} $ -начальное количество радиоактивных ядер, Т- период полураспада (время, через которое распадется половина ядер), зависящий от типа изотопа. | ||
- | $ N=N_{0} $ -начальное количество радиоактивных ядер, Т- период полураспада (время, через которое распадется половина ядер), зависящий от типа изотопа. | + | ==== Цепная реакция ==== |
- | - | + | |
- | Цепная реакция | + | |
- | Ядерные реакции- изменения ядер, происходящие в результате их взаимодействия с элементарными частицами и друг с другом. | + | **Ядерные реакции** - изменения ядер, происходящие в результате их взаимодействия с элементарными частицами и друг с другом. |
Строка 96: | Строка 76: | ||
- | Естественный уран содержит 0,7% изотопа $ _{92}^{235}\textrm{U} $ , который делится при захвате как быстрых, так и медленных нейтронов. Остальную часть составляет изотоп $ _{92}^{238}\textrm{U} $ , который делится при захвате только быстрых нейтронов. Два пути создания цепной реакции: | + | Естественный уран содержит 0,7% изотопа $ _{92}^{235}\textrm{U} $ , который делится при захвате как быстрых, так и медленных нейтронов. Остальную часть составляет изотоп $ _{92}^{238}\textrm{U} $ , который делится при захвате только быстрых нейтронов. |
- | 1) очищать уран, увеличивая содержание $ _{92}^{235}\textrm{U} $ , | + | Два пути создания цепной реакции: |
- | + | - очищать уран, увеличивая содержание $ _{92}^{235}\textrm{U} $ , | |
- | + | - замедлять вылетающие нейтроны. | |
- | 2) замедлять вылетающие нейтроны. | + | |
Первый путь используется в атомной бомбе, а второй - в ядерных реакторах (замедлители: вода, графит и др.) | Первый путь используется в атомной бомбе, а второй - в ядерных реакторах (замедлители: вода, графит и др.) | ||
- | |||
Чтобы пошла цепная реакция , масса урана должна превышать критическую массу (критическая масса $ _{92}^{235}\textrm{U} $ около 50 кг). | Чтобы пошла цепная реакция , масса урана должна превышать критическую массу (критическая масса $ _{92}^{235}\textrm{U} $ около 50 кг). | ||
- | Термоядерный синтез - реакция слияния двух легких ядер. | + | **Термоядерный синтез** - реакция слияния двух легких ядер. |
- | Для его реализации вещество необходимо нагреть до сотен миллионов градусов, что позволяет преодолеть силы кулоновского отталкивания. | + | Для его реализации вещество необходимо нагреть до сотен миллионов градусов, что позволяет преодолеть силы кулоновского отталкивания. |
Термоядерный синтез служит источником энергии звезд. | Термоядерный синтез служит источником энергии звезд. | ||
Термоядерная реакция происходит при взрыве водородной бомбы, где для достижения необходимых температур используют взрыв атомной бомбы. | Термоядерная реакция происходит при взрыве водородной бомбы, где для достижения необходимых температур используют взрыв атомной бомбы. | ||
+ | ===== Видео-лекции, задачи и опыты ===== | ||
+ | ==== Видео-лекции ==== | ||
+ | ===Атом и цепная реакция (9 класс)=== | ||
+ | "Здравствуй атом" Союзмультфильм, 1965г. | ||
+ | {{youtu.be>ARZssvBkSCk?small}} | ||
+ | {{youtu.be>OcZuC95Lz5o?small}} | ||
+ | * [[https://vk.com/video-51126445_456242794|Мультфильм Здравствуй, атом! (киностудия «Союзмультфильм», 1965)]] | ||
- | ===== Атом и атомное ядро. Задача 1 ===== | + | === Ядерные реакции === |
- | <box 570px> | + | "Ядерные реакции" Леннаучфильм, 1986 |
- | {{ :subjects:physics:var_01-a21_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Атом и атомное ядро. Задача 1}} | + | {{youtu.be>-LmM6wMOQLQ}} |
- | </box|Атом и атомное ядро. Задача 1> | + | * [[https://vk.com/video-33940143_164142863|1986 / Ядерные реакции / ЛенНаучФильм]] |
+ | === Радиоактивность === | ||
+ | ++++"Явление Радиоактивности" Центр научфильм, 1977|{{youtu.be>-LmM6wMOQLQ}}++++ | ||
+ | ++++Радиоактивность|{{youtu.be>eZA79WCZ3NE?14}}++++ | ||
- | ===== Атом и атомное ядро. Задача 2 ===== | + | ++++Строение атомного ядра. Ядерные силы|{{youtu.be>soN1AvZ-2m0?5}}++++ |
- | <box 570px> | + | |
- | {{ :subjects:physics:var_02-a23_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Атом и атомное ядро. Задача 2}} | + | |
- | </box|Атом и атомное ядро. Задача 2> | + | |
+ | ==== Задачи ==== | ||
- | ===== Атом и атомное ядро. Задача 3 ===== | + | ++++Атом и атомное ядро. Задача 1|<box 570px> |
- | <box 570px> | + | {{ :subjects:physics:var_2_ch1_zadacha_14_reshenie_.png?direct&550 |Атом и атомное ядро. Задача 1}} |
- | {{ :subjects:physics:var_03-a21_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |}} | + | </box|Атом и атомное ядро. Задача 1>++++ |
- | </box|Атом и атомное ядро. Задача 3> | + | |
+ | ++++Атом и атомное ядро. Задача 2|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_1_ch1_zadacha_14_reshenie_.png?direct&550 |Атом и атомное ядро. Задача 2}} | ||
+ | </box|Атом и атомное ядро. Задача 2>++++ | ||
+ | ++++Атом и атомное ядро. Задача 3|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_01-a21_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Атом и атомное ядро. Задача 3}} | ||
+ | </box|Атом и атомное ядро. Задача 3>++++ | ||
- | ===== Рекомендуем ===== | + | ++++Атом и атомное ядро. Задача 4|<box 570px> |
+ | {{ :subjects:physics:var_02-a23_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Атом и атомное ядро. Задача 4}} | ||
+ | </box|Атом и атомное ядро. Задача 4>++++ | ||
+ | ++++Атом и атомное ядро. Задача 5|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_03-a21_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Атом и атомное ядро. Задача 5}} | ||
+ | </box|Атом и атомное ядро. Задача 5>++++ | ||
+ | ++++Атом и атомное ядро. Задача 6|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_3_ch1_zadacha_14_reshenie.png?direct&550 |Атом и атомное ядро. Задача 6}} | ||
+ | </box|Атом и атомное ядро. Задача 6>++++ | ||
+ | |||
+ | ===== Рекомендуем ===== | ||
+ | * __habr.com/ru/post/667172/__ --- Распад протона — невозможность 2,5 класса | ||
|[[http://zadaniya.eduvdom.com/физика/физика_атома_и_атомного_ядра|{{media:zadaniya.png?200|Пройти тест по физике: физика атома и атомного ядра}}]]|[[http://test.eduvdom.com/e/#tests_list_show@step1=6|{{media:obuchenie.png?200|Пройти обучение по физике: физика атома и атомного ядра}}]]| | |[[http://zadaniya.eduvdom.com/физика/физика_атома_и_атомного_ядра|{{media:zadaniya.png?200|Пройти тест по физике: физика атома и атомного ядра}}]]|[[http://test.eduvdom.com/e/#tests_list_show@step1=6|{{media:obuchenie.png?200|Пройти обучение по физике: физика атома и атомного ядра}}]]| | ||
---- | ---- | ||
- | |[[start|← ]][[start]]^[[subjects:physics:]]|[[start]][[start| →]]| | + | |[[Корпускулярно-волновой дуализм|← ]][[Корпускулярно-волновой дуализм]]^[[subjects:physics:]]|[[Элементы СТО]][[Элементы СТО| →]]| |