Физика атома и атомного ядра.
Опыты Резерфорда:	Планетарная модель атома:
α-частицы Au экран Au α	dядра ≈ 10-14 ÷ 10-15 м dатома ≈ 10-10 м			≈ 1836,1
Постулаты Бора		Теоретическая модель атома водорода
1. Постулат стационарных состояний: атомная система мо­жет находиться только в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответ­ствует определенная энергия Еп; в стационарном со­стоянии атом не излучает. 2. Постулат об излучении (поглощении) света: Излучение (поглощение) света происходит при переходе атома из одного стационарного со­стояния с энергией Ek в другое стационарное состо­яние с энергией Еп. Энергия излученного (поглощённого) фо­тона равна разности энергий стационарных состояний. Правило частот: |Ek – En|= hνkn		ν = R( - ) ионизация атома Еиониз.= Е0
		Е n = ∞ n = 4 n = 3 серия Пашена n= 2 серия Бальмера n = 1 серия Лаймана поглощение hν12 ν12 = ν21 1 излучение 2 hν21

Методы наблюдения и регистрации заряженных частиц
1. Подсчет сцинтилляций (вспышек): ионизация	2. Счетчик Гейгера-Мюллера(1908): ударная ионизация	3. Камера Вильсона (1912): конденсация	4. Пузырьковая камера (1952): кипение	5. Метод толстослойных фотоэмульсий (1896): ионизация
регистрирует все элементарные частицы и γ-кванты	регистрирует электроны и γ-кванты	регистрирует α-частицы (фиксирует трек)	регистрирует α-частицы, протоны, нейтроны (фиксирует трек)	регистрирует все частицы
Трек – видимый след частицы

Радиоактивность - это самопроизвольное превращение ядер одних элементов в ядра других элементов, сопровождающееся выбросом частиц. Беккерель (1896) Химические элементы с номером более 83 в таблице Менделеева — радиоактивны Закон радиоактивного распада ( статистический закон ): T – период полураспада – это то время, в течение которого распадается примерно половина начального числа радиоактивных атомов. N N – число не распавшихся атомов в момент t N0 - число не распавшихся атомов в момент t0 (N – N0) – распалось атомов - доля (часть) не распавшихся атомов t - доля (часть) распавшихся атомов Правило смещения: α – распад: β – распад: ZAX →Z-2A-4Y + 24He ZAX →Z+1AY + -10e +00ν На основе законов сохранения массового и зарядового числа Изотопы - это атомные ядра с одинаковым зарядом (с одинаковыми химическими свойствами) и с различной массой (с различными физическими свойствами). Открыты в 1911г.

Пример: Сl (35С1-75%; 37С1-25%); М = 35,5 а.е.м.

Строение ядра ZAX Д.Д. Иваненко, В. Гейзенберг (1932 г.)
Протоны 11р (11Н) Э. Резерфорд (1913 г.) - реакция открытия mp = 1,67∙10-27 кг = 1,00728 а.е.м. qp = +1,6∙10-19 Кл = 1836 Z – число протонов в ядре атома (равно порядковому номеру химического элемента в таблице Д.И. Менделеева)	Нейтроны 01n Д. Чедвик (1932 г.) - реакция открытия mn = 1,67∙10-27 кг = 1,00866 а.е.м. qn = 0 = 1838,6 N – число нейтронов в ядре атома ( равно разности массового числа данного химического элемента А и числа протонов Z) N = A - Z

Протоны нейтроны

нуклоны общее название протонов и нейтронов.

Между нуклонами в ядре действуют ядерные силы.

Свойства ядерных сил:

1. Короткодействующие (на расстояниях 10^-14 м - 10^-15 м)

2. Сильное взаимодействие (≈ в 100 раз больше электромагнитного)

3. Обладают свойством насыщения (каждый нуклон взаимодействует с ограниченным числом ближайших к нему других нуклонов)

4. Зарядовая независимость

Энергия связи ядра:	Термоядерный синтез:	Деление ядер урана:
1 а.е.м.=1,66кг 1 МэВ = 1,6∙10-13 Дж Еуд = Δm – дефект масс		Цепная реакция – k>1 k – коэффициент размножения нейтронов цепная реакция – реакция, при которой количество нейтронов после распада больше, чем до распада в 2 – 4 раза.
Элементарные частицы: ; ; ; 00γ - квант
Особенности:
все элементарные частицы способны пре­вращаться друг в друга. 2. различные элементарные части­цы — это различные конкретные формы существования материи.

Обучающие задания.

1(А) Планетарная модель атома обоснована опытами по …

1) растворению вещества

2) ионизации газов

3) химическому получению новых веществ 4) рассеиванию α - частиц

2(А) Какой из ответов правильно отражает структуру ядра меди

1) протонов 34, нуклонов 63

2) протонов 29, нуклонов 63

3) протонов 29, нуклонов 92

4) протонов 63, нуклонов 92

Указание: в элементе : Z- заряд ядра и число протонов, А – массовое число и число нуклонов (протоны + нейтроны)

3(А) Атом находится в состоянии Е₁= -3эВ. Минимальная энергия необходима для отрыва электрона от атома равна …

l) 0 2) Е₁ 3) - Е₁ 4) Е₁/2 Указание: см «энергия ионизации»

4(А) На рисунке представлены спектры излучения паров водорода, неизвестного образца и гелия. Можно утверждать, что в образце …

А Н

Б

В Не

1) не содержит ни водород, ни гелий

2) содержит водород, но нет гелия

3) содержит гелий и водород

4) содержит гелий, но нет водорода

Указание: сравните наличие линий спектра Н и Не в образце Б.

5(А) Излучение лазера – это..

1) тепловое излучение

2) вынужденное излучение

3) спонтанное (самопроизвольное) излучение

4) люминесценция

6(А) Устройство, в котором регистрация траекторий быстрых заряженных частиц осуществляется за счет конденсации перенасыщенных паров воды при ионизации воздуха пролетающими частицами, называется

1) счетчиком Гейгера

2) камерой Вильсона

3) пузырьковой камерой

4) толстослойной фотоэмульсией

7(А) Какой порядковый номер в таблице Менделеева имеет элемент, полученный в результате α-распада ядра элемента с порядковым номером Z?

l) Z - 1 2) Z +1 3) Z + 2 4) Z - 2

Указание: α-распад – это выброс из ядра

8(А) Какое радиоактивное излучение может пройти через лист фанеры толщиной 25 мм?

1) α и β 2) β 3) α и γ 4) γ

Указание: см свойства радиоактивного излучения: α, β и γ – лучей

9(А) Изотоп после α-распада превращается в изотоп

1) 3)

2) 4)

Указание: α-распад сопровождается выбросом ядра.

10(А) Радиоактивный изотоп имеет период полураспада 2 мин. Сколько ядер из 1000 ядер этого изотопа испытывает радиоактивный распад за 2 мин?

1) точно 1000

2) 500 или немного меньше ядер

3) 500 или немного больше ядер

4) около 500 ядер, может немного больше или меньше

Указание: вспомните определение периода полураспада и закон радиоактивного распада.

11(В) Ядро претерпело ряд α- и β- распадов. В результате образовалось ядро . Определить число α- и β- распадов.

Указание: по изменению массы определить количество α-частиц, разделив его на 4. После этого определить число β-частиц на основании закона сохранения заряда.

12(А) α-частица столкнулась с ядром азота . В результате образовалось ядро кислорода и …

1) ядро водорода 3) α-частица

2) электрон 4) ядро азота

Указание: вспомнить закон сохранения зарядового и массового числа.

13(В) Определить энергетический выход ядерной реакции:

+ → 2

(7,01603) (1,00728) (4,00260)

Указание: использовать формулы связи массы и энергии и дефекта массы.

14(В) Найти энергию связи ядра кислорода (15,99491 а.е.м.).

Указание: использовать формулы связи массы и энергии и дефекта массы.

15(В) Имеются 10¹⁰ атомов радия. Сколько атомов останется спустя 3200 лет, если период полураспада радия 1600 лет?

Указание: применить формулу закона радиоактивного распада.

16(С) Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3·10^-7 м используется для нагревания воды. Какую массу воды можно нагреть за 700 с на 10 ⁰С, если источник излучает 10²⁰ фотонов за 1 с. (Считать, что излучение полностью поглощается водой)

Указание: использовать закон сохранения энергии, формулы Планка и количества теплоты необходимого для нагрева.

17(С) Схема энергетических Е, эВ

уровней атомов некоторого 0

вещества представлена на рис. - 2 Е₂

Атомы находятся в состоянии - 5 Е₁

с энергией Е₁. Электрон - 8,5 Е₀

столкнувшись с одним из таких атомов, отскочил, приобретя некоторую кинетическую энергию. Импульс электрона после столкновения с покоящимся атомом равен 1,2·10^-24 . Определить кинетическую энергию электрона до столкновения. (Возможность излучения света атомом при столкновении пренебречь).