Опорні конспекти лекцій з фізики
ОБЕРІТЬ РОЗДІЛ |
---|
- розпадом називається випускання ядрами деяких хімічних
елементів - частинок.
Альфа-випромінювання відхиляється електричними і магнітними
полями, має високу іонізуючу здатність і малу проникну здатність (поглинається
шаром алюмінію завтовшки 0,05 мм).
- випромінювання – це потік іонізованих атомів гелію. Заряд - частинки дорівнює +2е,
а маса рівна масі ядра ізотопа гелію .
Відомо більше ніж дві сотні - активних ядер, в основному важких
елементів . Лише невелика група - активних ядер знаходиться в
області з масовими числами А=140-160
(рідкісноземельні).
Всередині важких ядер утворюються - частинки, кожна з яких складається з двох протонів і двох
нейтронів. Відокремленню цих чотирьох нуклонів сприяє властивість насичення
ядерних сил. Можливість - розпаду викликана тим, що маса материнського ядра більша від суми мас
дочірнього ядра і - частинки.
.
Отже, при - розпаді виділяється енергія
.
Енергія - розпаду виділяється у вигляді
кінетичної енергії продуктів розпаду: - частинки і дочірнього ядра. Кінетична енергія між ними
розподіляється обернено пропорційно до їх маси, тому
практично всю енергію розпаду отримує - частинка.
В ядрі - частинок немає, вони утворюються з чотирьох нуклонів лише в
момент - розпаду.
Здійсненню - розпаду перешкоджає значний кулонівський потенціальний
бар’єр , який виник при утворенні ядра. Значення в декілька разів
перевищує різницю енергій між початковим і
кінцевими станами системи при - розпаді (рис 338).
- частинка вилітає з ядра, проходячи крізь заборонену зону,
завдяки тунельному ефекту, який характеризується певною прозорістю
потенціального бар’єра.
.
Ця формула свідчить про велику чутливість прозорості бар’єра
до найменших змін енергії - частинки, що перебуває всередині потенціальної ями. Навіть
незначні зміни в значеннях E приводять до того, що
величина D буде дуже змінюватись. Цим
пояснюються великі відмінності в періодах піврозпаду - випромінювачів – від років до с при порівняно
невеликому зростанні енергії - частинок .
Знайдемо зв’язок між сталою розпаду і прозорістю D потенціального бар’єру для -частинки. Заради спрощення замінимо реальний бар’єр
прямокутним бар’єром довжиною L. В цьому випадку
,
де n – число ударів - частинок об стінку бар’єра за одиницю часу і , де – швидкість - частинки в ядрі. Величина L=R, де R – радіус ядра.
Тоді у випадку прямокутного бар’єра дістанемо
Ця формула свідчить про існування залежності між сталою
розпаду і початковою енергією
- частинки.
Дослідження кривих питомої
іонізації, яку здійснюють - частинки в різних газах, показало, що залежність кількості
- частинок N від довжини відрізків шляху R, які ці частинки проходять у певній
речовині, зображується кривою, поданою на рис. 339. До деякого значення кількість частинок
залишається майже сталою. Потім кількість частинок, які пройшли шлях , швидко спадає. Довжини пробігів - частинок мало відрізняються від деякої величини , що є експериментальним значенням пробігу -частинок. Проходячи через речовину, - частинка витрачає свою енергію на непружні зіткнення з атомами,
переважно на їх іонізацію. Очевидно, що довжина пробігу - частинки повинна залежати від її початкової енергії.
Дослідним шляхом Гейгер знайшов емпіричну формулу,
яка пов’язує початкову швидкість - частинки з її пробігом у повітрі при :
, ,
де b – деяка стала.
Г. Гейгер і Дж. Неттол на підставі аналізу численних
дослідів установили співвідношення, яке називають законом Гейгера-Неттола:
чим менший період піврозпаду або більша стала
розпаду радіоактивного
елементу, тим більший пробіг - частинок, які він випускає.
Закон Гейгера-Неттола
записують формулою
або ,
– емпіричні константи.
Дослідження показують, що здебільшого
ядра випромінюють не одну, а кілька груп - частинок, енергії яких утворюють дискретний спектр. Його
називають тонкою структурою - спектра. На рис. 340 показано схематичне пояснення виникнення різних груп - частинок, що випромінюються при розпаді ядра . Зліва на рисунку наведено енергетичні рівні дочірнього ядра .
У збуджених станах дочірнє ядро знаходиться доволі малий
проміжок часу
і переходить у стани з
меншою енергією або в основний стан. При цьому відбувається випромінювання
фотонів. На рис. 340 показано виникнення - фотонів шести різних енергій.
Із цим матеріалом переглядають:
ü ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА ТА
ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК
1.
Розмір, склад і заряд ядра. Масове і зарядове число.
2.
Дефект маси і енергія зв’язку ядра.
3.
Взаємодія нуклонів і поняття про властивості і природу ядерних сил.
6.
Радіоактивність. Основний закон радіоактивного перетворення атомних ядер.
7.
Закономірності радіоактивного випромінювання атомних ядер.
7.1. Альфа – розпад.
7.2. Бета – розпад.
7.3.
Гамма –випромінювання і його властивості.
9.
Реакція ядерного поділу. Ланцюгова реакція поділу. Ядерний реактор.
10.
Реакція синтезу атомних ядер. Проблема керованих термоядерних реакцій.
11.
Елементарні частинки, їх класифікація і взаємна перетворюваність.
ПОПЕРЕДНЯ ЗМІСТ
НАСТУПНА
Використовуючи наш веб-сайт, ви погоджуєтесь на наше використання файлів cookie Детальніше про cookies
РЕСУРС: fizmat.7mile.net