Реферат Курсовая Конспект
Состав и характеристика атомного ядра - раздел Образование, Інтерференція світлових хвиль. Когерентність світлових хвиль Ядра Атомов Состоят Из Двух Видов Элементарных Частиц— Протонов И Нейтронов....
|
Ядра атомов состоят из двух видов элементарных частиц— протонов и нейтронов. Эти частицы носят название нуклонов.
Протон. Протон (р) есть не что иное, как ядро атома водорода. Он обладает зарядом +е и массой
тр = 938,2 Мэв1). (87.1)
Для сравнения укажем, что масса электрона, выраженная в единицах энергии, составляет
/га, = 0,511 Мэв. (87.2)
Из сопоставления (87.1) и (87.2) следует, что тр = = 1836 т.е.
Протон имеет спин, равный половине (5 = '/г), и собственный магнитный момент
µр= + 2,79µ0,
где
µо = = 5,05 • 10~24 эрг/гаусс (87.3)
-—единица магнитного момента, называемая ядерным магнетоном. Из сравнения с (71.3) вытекает, что цо в 1836 раз меньше магнетона Бора µв. Следовательно, собственный магнитный момент протона примерно в 660 раз меньше, чем магнитный момент электрона.
Нейтрон. Нейтроном (п) называется не обладающая электрическим зарядом частица ') с массой
тп = 939,5 Мэв, (87.4)
очень близкой к массе протона. Разность масс нейтрона и протона тп — тр составляет 1,3 Мэв, т. е. 2,5 те.
Нейтрон обладает спином, равным половине (5 = '/г), и (несмотря на отсутствие электрического заряда) собственным магнитным моментом
µп= -1,91µ0
(знак минус указывает на то, что направления собственных механического и магнитного моментов противоположны) .
В свободном состоянии нейтрон нестабилен (радиоактивен)— он самопроизвольно распадается, превращаясь в протон и испуская электрон (е-) и еще одну частицу, называемую антинейтрино (V) (см. § 101). Период полураспада равен ~ 12 мин. Схему распада можно записать следующим образом:
п-*р + е~ + (87.5)
Масса покоя антинейтрино равна нулю. Масса нейтрона, как мы видели, больше массы протона на 2,5 т.е. Следовательно, масса нейтрона превышает суммарную массу частиц, фигурирующих в правой части уравнения (87.5), на 1,5 те, т. е. на 0,77 Мэв. Эта энергия выделяется при распаде нейтрона в виде кинетической энергии образующихся частиц.
Характеристика атомного ядра. Количество протонов 7., входящих в состав ядра, определяет его заряд, который равен + -2е..Число 2 называется а т о м н ы м номером (оно определяет порядковый номер химического элемента в периодической таблице Менделеева) или зарядовым числом ядра.
Число нуклонов А (т. е. суммарное число протонов и нейтронов) в ядре называется массовым числом ядра. Число нейтронов в ядре равно N = А — 2.
Для обозначения ядер применяется символ
где под X подразумевается химический символ данного элемента. Справа вверху ставится массовое число, слева внизу—атомный номер (последний значок часто опускают) .
Большинство химических элементов имеет по нескольку разновидностей — изотопов, отличающихся значениями массового числа А. Так, например, водород имеет три изотопа:
[Н1 — обычный водород, или протий (2 = 1, М = 0), [Н2 —тяжелый водород, или дейтерий (2=1, I), !Н3-тритий (2=1, А/ = 2)1).
У кислорода имеется три стабильных изотопа: вО1®, вО17, бО18 у олова — десять, и т. д.
Изотопы представляют собой ядра с одинаковым числом протонов 2. Ядра с одинаковым массовым числом А называются изобарами. В качестве примера можно привести 1вАг40 и. гоСа40. Ядра с одинаковым числом нейтронов N — А — 2 носят название и зото но в (вС13,7М14). Наконец, существуют радиоактивные ядра с одинаковыми 2 и А, отличающиеся периодом полураспада. Они называются изомерами. Например, имеется два изомера ядра зэВг80, у одного из них период полураспада равен 18 мин, у другого — 4,4 часа.
Радиус ядра довольно точно определяется формулой:
г = 1,3 • 10~|3Л'/а см = 1 ,ЗЛ'А ферми (87.6)
(ферми— название применяемой в ядерной физике единицы длины, равной Ю-13 см). Из соотношения (87.6) следует, что объем ядра пропорционален числу нуклонов в Ядре.
В настоящее время известно около 1500 ядер, различающихся 2, либо А, либо и тем и другим. Около '/* этих ядер устойчивы, остальные радиоактивны. Многие ядра были получены искусственным путем с помощью ядерных реакций.
В природе встречаются элементы с 2 от 1 до 92,исключая технеций (Тс, 2 = 43) и прометий (Рш, 2 = 61). Плутоний (Ри, 2 = 94) после получения его искусственным путем был обнаружен в ничтожных количествах в природном минерале — смоляной обманке. Остальные трансурановые (т. е. заурановые) элементы (с 2от 93до 104) были получены только искусственнымпутемпосредством различных ядерных реакций.
Трансурановые элементы кюрий (96 Ст), эйнштейний (99 Е.«), фермий (100 Рт) и менделевий (101 Мс1) получили названия в честь выдающихся ученыхП. и М. Кюри, А. Эйнштейна, Э. Ферми и Д. И. Менделеева. Лоуренсий (ЮЗ Ьш) назван в честь изобретателя цик- лотрона-Э. Лоуренса.
Элемент 104 был получен в 1964 г. в СССР вЛаборатории ядерных реакций Объединенногоинститутаядерных исследований в Дубне Г. Н. Флеровыми егосотрудниками путем бомбардировки плутониевоймишени(2 = 94) пучком ионов юИе22(2 = 10), ускоренных до энергии 115 Мэв. Свое название «курчатовий»104-йэлемент получил в честь выдающегося советского физика И. В. Курчатова.
Для устойчивых ядер характерно определенное отношение числа нейтронов N к числу протонов2. У легкихядер это отношение близко к единице. Помере увеличения числа нуклонов в ядре N12 растет, достигаядляурана значения 1,6 (см. рис. 248, на которомпо осиабсцисс отложено массовое число А, по оси ординат—■ отношение N к 2; точки на рисунке соответствуют отдельным стабильным ядрам).
Спин ядра. Спины нуклонов складываются в результирующий спин ядра. Спин нуклона равен 1/г.. Поэтому согласно квантовым законам сложения моментов квантовое число спина ядра / будет полудалым при нечетном числе нуклонов А и целым или нулем при четном А. Спины ядер / не превышают нескольких единиц. Это указывает на то, что спины большинства нуклонов в ядре взаимно компенсируют друг друга, располагаясь антипараллельно. У всех четно-четных 4) ядер (т. е. ядер с четным числом протонов и четным числом нейтронов) спин равен нулю.
Результирующий момент ядра М/ складывается с моментом электронной оболочки Ш] в полный момент импульса атома Мкоторый определяется квантовым числом Р.
С механическими моментами связаны магнитные моменты. Взаимодействие магнитных моментов электронов и ядра приводит к тому что состояния атома соответствующие различным взаимным ориентациям и М/ (т. е. различным Р), имеют немного отличающуюся энергию. Взаимодействием моментов ^ и цв обусловливается тонкая структура спектров (см. § 72). Взаимодействием р.1 и ц/ определяется сверхтонкая структура атомных спектров. Расщепление спектральных линий, соответствующее сверхтонкой структуре, настолько мало (порядка нескольких сотых ангстрема), что может наблюдаться лишь с помощью приборов самой высокой разрешающей силы.
36. Маса і енергія зв’язку ядра.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Інтерференція світла це складання полів світлових хвиль від двох або декількох порівняно невеликого числа джерел У загальному випадку...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Состав и характеристика атомного ядра
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов