Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

тема может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях каждому из которых соответст

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-06-09

Бесплатно
Узнать стоимость работы
Рассчитаем за 1 минуту, онлайн

 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

                                                  12

  ν12 = ν21

                       1                      излучение 

                       2                         21

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 ):

       

Tпериод полураспадаэто то время, в течение которого распадается примерно половина начального числа радиоактивных атомов.

           N                                                       N – число не распавшихся атомов в момент t

                                                                     - число не распавшихся атомов в момент t0

                                                                     (

                                                                     - 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

Zчисло 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

Nчисло 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:

  1.  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).

Ответы к обучающим заданиям.

4

2

3

3

2

2

4

4

1

10А

11В

12А

13В

14В

15В

16С

17С

4

10, 10

1

16,9 МэВ

123,5 МэВ

2,5·109 лет

1 кг

2,3·10-19 Дж

16(С)           Энергия фотона Е1 =   , энергия всех фотонов   Е = Е1·N =

                  Количество теплоты для нагревания воды  Q = cmt0

                  Закон сохранения энергии     Е = Q  m =  = 1 кг

17(С)        Если при столкновении с атомом электрон приобрёл энергию, то атом перешёл в состояние с «Е0». После столкновения кинетическая энергия электрона стала Е = Е0 +3,5 эВ

Импульс электрона связан с кинетической энергией р2 = m2υ2 = 2mE,  Е = Е0 =  - 3,5 эВ, Е0 = 2,3·10-19 Дж

   

Тренировочные задания.

1(А) В опыте Резерфорда α–частицы рассеиваются …

1) электрическим полем ядра атома

2) электронной оболочкой атома мишени

3) гравитационным полем ядра атома

4) поверхностью мишени

2(А) Какой из ответов правильно отражает структуру ядра цинка?  

1) протонов 30, нейтронов 65   

2) протонов 65, нейтронов 30

3) протонов 30, нейтронов 35  

4) протонов 35, нейтронов 30

3(А) Энергия возбужденного состояния атома, излучающего фотон энергией Еф, равна Е1. Энергия основного состояния атома равна …

1) Е1 - Еф   3) Е1 + Еф 

2)    4)

4(А) Сколько фотонов различной частоты могут испускать атомы водорода, находящиеся во втором возбуждённом состоянии Е2, согласно постулатам Бора?

1) 1                   2                          Е2

2) 2                   1                          Е1

3) 3

4) 4                   0                          Е0

5(А) Интерференция света с помощью лазерной указки показать легче, чем с помощью обычного источника, т.к. пучок света даваемый лазером более …

1) мощный   3) расходящийся

2) когерентный  4) яркий

6(А) Примером радиоактивности может служить …

1) только излучение из кристаллов солей урана

2) только превращение элемента радия в элемент радон

3) только испускание электронов некоторыми минералами

4) все три примера, приведённые выше.

7(А) Какое массовое число имеет элемент, полученный в результате α–распада ядра элемента с массовым числом А.

1) А – 1 2) А – 2 3) А - 4 4) А

8(А) Какое радиоактивное излучение может пройти через лист фанеры толщиной 1 мм?

1) α и β 2) α и γ 3) β и γ 4) α, β, γ

9(А) Изотоп 93237Np после β-распада превратился в изотоп …

1)       3)

10(А) Активность радиоактивного элемента уменьшилась  в 4 раза за 8 дней. Каков период полураспада этого элемента?

1) 32 дня   2) 16 дней    3) 4 дня      4) 2 дня

11(В) Ядро 92238U претерпело  ряд  α- и  β- распадов, в результате образовалось ядро

. Определить число α – распадов

12(А) При распаде ядра изотопа   образовались два одинаковых ядра и β- частица. Это ядра …

1) водорода                 3) бора

2) гелия                       4) дейтерия

13(В) Определить энергетический выход ядерной реакции

 

(14,00307) (4,00260)  (16, 99913)    

                                             ( 1,00728) а.е.м

14(В)  Рассчитать удельную энергию связи ядра  (26,98146 а.е.м.).

15(В)  Какая доля атомов (%) радиоактивного изотопа  распадается за 20 суток, если период его полураспада 72 суток?

16(С) Радиоактивный элемент излучает α- частицу, которая попадает в магнитное поле и вращается в нем по окружности радиусом 10 см со скоростью 105 м/с. Чему равен модуль магнитной индукции?

17(С) При α–распаде покоящегося ядра плутония 239, дефект массы составил

m = 0,0057 а.е.м. Найдите значение скорости и кинетической энергии образовавшегося ядра, (mα = 4,00260а.е.м,

mя = 235,0439а.е.м.)

Ответы к тренировочным заданиям.

         

10А

1

3

1

3

2

4

3

3

2

3

11В

12А

13В

14В

15В

16С

17С

10

2

0,689МэВ; погл

8 МэВ/нукл

19 %

21мТл

0,142·10-13Дж; 270 км/с

16(С)   По  II закону Ньютона  F = ma ,  где  F = Fл = B qα υα сила Лоренца,

aц = υα2/R – центростремительное ускорение   В =  = 21мТл

17(С) Энергия,  выделившаяся в реакции    при заданном дефекте масс  Е = mc2 = 8,51·10-13 Дж,  ∆m << mp , то Е << mαc2   можно использовать нерелятивистскую формулу. Т.к изначально ядро покоилось, то по закону сохранения импульса mα υα = mu υu. Суммарная кинетическая энергия частиц:  Е = .   Решая систему уравнений  получаем:

Е = (1+  ) = Еи (1+  ), Еи = ≈  ≈ 0,142·10-13Дж υu =  = 270 км/с

Контрольные  задания.

1(А) Чему равно число электронов в ядре?

1) 92          2) 238            3) 146          4) 0

2(А) На сколько единиц уменьшится массовое число ядра при α-распаде?

1) на 4     2) на 2      3) на 1   4) не изменится

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

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

4(А) Чему равно число протонов (Z) и нейтронов (N) в атоме фосфора ?

1) Z = 15,  N = 31                3) Z = 15,  N = 16

2) Z = 31,  N= 15                 4) Z = 16,  N = 15

5(А) На рисунке  представлена

диаграмма энергетических

уровней атома. Какой цифрой

обозначен переход,

соответствующий в спектре

поглощения атома наименьшей частоте?

1) 1               2) 2               3) 3               4) 4

6(А) Какой элемент получил Резерфорд, искусственно осуществив ядерное превращение?

1)          2)             3)          4)

7(А) Определите длину волны электромагнитного излучения атома водорода при переходе электрона с четвертого энергетического уровня на второй. Постоянная Ридберга R = 3,29∙1015Гц.

1) 0,486∙10-9 м    3) 0,486∙10-6 м

2) 9,72∙10-3 м       4) 9,72∙10-6 м

8(А) Какие из излучений имеют наибольшую ионизирующую способность?

1) β-излучение    3) γ-излучение

2) α-излучение     4) Все три - одинаковую

9(А) На каком принципе основано действие газоразрядного счетчика Гейгера?

1) На принципе образования пара в перегретой жидкости.

  1.   На принципе конденсации пересыщенных паров.

На принципе ударной ионизации.

  1.   На  принципе  расщепления  молекул движущейся заряженной частицей.

 10(А) Как должна быть направлена напряженность электрического поля, чтобы

наблюдалось указанное на

рисунке отклонение частиц?

  1.   Справа налево.
  2.   Слева направо.
  3.   К   наблюдателю   

перпендикулярно плоскости чертежа.

  1.   От наблюдателя перпендикулярно плоскости чертежа.

11(А)  Какое взаимодействие определяет устойчивость ядер в атомах?

  1.   Гравитационное   3) Слабое
  2.  

Электромагнитное   4) Ядерное

12(В) Ядро    претерпело ряд α- и β-расдадов. В результате образовалось ядро

         . Определите число α-распадов.

13(В) Масса покоя протона mр = 1,007276 а.е.м., масса покоя нейтрона mn = 1,008665 а.е.м.. Найдите энергию связи (МэВ) между

нуклонами для лития       , масса ядра Mя =

6,01513 а.е.м.

14(B)  Какая энергия (в МэВ) выделяется при ядерной реакции

15(В) Какая доля (в %) радиоактивных ядер некоторого элемента распадается за время равное  четверти периода полураспада?

16(В)  Сколько квантов с различной энергией может испустить атом водорода, если электрон находится  на шестой орбите?

17(С) Какое количество урана расходуется в год на атомной электростанции мощностью Р = 5·104 кВт? При распаде одного ядра урана выделяется энергия 200 МэВ, КПД электростанции 19%?

Ответы к контрольным заданиям.

         

10А

11В

12А

13В

14В

15В

16В

17С



EMBED Excel.Chart.8 \s


Диплом на заказ


1. Тема 1 Разработка темы Жилищное строительство
2. выжимается максимальное количество продукта
3. Исследование транзисторов в ключевом режиме по курсам Аналоговые электронные устройства Электрон
4. Московские ведомости и Русский вестник; 3 нападая напрямую на проводимые в стране реформы представите
5. Понятие автосервиса Цели и задачи автосервиса
6. Комплексный исследование структуры рынка транспортных услуг в Витебске
7. общеобразовательная школа должна формировать новую систему универсальных знаний умений навыков а также о
8. Практикум для студентов СПО и заочного отделения ФиК Б Задача 1 В бухгалтерском балансе ООО
9. Моя мама говорила что чудищ не бывает
10. Тема- Створення проектів джерел живлення та їх аналіз
11. 234567 8910 Обида безысходность Сейчас ЦЕЛЬ Завтра Через месяц
12. руб При этом 5 183 273 тыс
13.  Особенности тактики допроса при расследовании преступлений совершаемых организованными престу
14. вариантная единица языка
15. Действие спасателя при ведении пср при ликвидации ЧС природного и техногенного характера.html
16. Правовое государство Налоговый контроль
17. Узагальнення та оформлення контрольно-ревізійної інформації
18. Мета роботи 11 З~ясувати який вплив має феромагнітне осердя на індуктивність реактивний опір і коефіціє
19. на тему- Две судьбы две трагедии по произведениям Гроза А
20. Диалог в системе обучения.html