Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA Реферат

Волны де Бройля

Физика атомов, молекул и их коллективов, в частности кристаллов, а также атомных ядер и элементарных частиц изучается в квантовой механике. Квантовые эффекты являются существенными, если характерное значение действия (произведение характерной энергии на характерное время или характерного импульса на характерное расстояние) становится сравнимым с hbarc, то применяется нерелятивистская квантовая механика; при скоростях близких к c — релятивистская квантовая механика.

В основе квантовой механики лежат представления Планка о дискретном характере изменения энергии атомов, Эйнштейна о фотонах, данные о квантованности некоторых физических величин (например, импульса и энергии), характеризующих в определенных условиях состояния частиц микромира.

Де Бройль выдвинул идею о том, что волновой характер распространения, установленный для фотонов, имеет универсальный характер. Он должен проявляться для любых частиц, обладающих импульсом p. Все частицы, имеющие конечный импульс p, обладают волновыми свойствами, в частности, подвержены интерференции и дифракции.

Формула де Бройля устанавливает зависимость длины волны λ, связанной с движущейся частицей вещества, от импульса p частицы:

где m — масса частицы, v — ее скорость, h — постоянная Планка, c — скорость света. Волны, о которых идет речь, называются волнами де Бройля.

Другой вид формулы де Бройля:

где mathbf{k}=frac{2pi}{lambda}mathbf{n}k=frac{2pi}{lambda} единицах длины, mathbf{n}hbar=frac{h}{2pi}=1{,}05cdot 10^{-34}

Длина волны де Бройля для нерелятивистской частицы с массой m, имеющей кинетическую энергию Wk

В частности, для электрона, ускоряющегося в электрическом поле с разностью потенциалов Deltavarphi

Формула де Бройля экспериментально подтверждается опытами по рассеянию электронов и других частиц на кристаллах и по прохождению частиц сквозь вещества. Признаком волнового процесса во всех таких опытах является дифракционная картина распределения электронов (или других частиц) в приемниках частиц.

Волновые свойства не проявляются у макроскопических тел. Длины волн де Бройля для таких тел настолько малы, что обнаружение волновых свойств оказывается невозможным. Впрочем, наблюдать квантовые эффекты можно и в макроскопическом масштабе, особенно ярким примером этому служат сверхпроводимость и сверхтекучесть.

Фазовая скорость волн де Бройля свободной частицы

где ω = 2πν — циклическая частота, W — кинетическая энергия свободной частицы, E — полная (релятивистская) энергия частицы, p=frac{mv}{sqrt{1-frac{v^2}{c^2}}}m, v — её масса и скорость соответственно, λ — длина дебройлевской волны. Последние соотношения — нерелятивистское приближение. Зависимость фазовой скорости дебройлевских волн от длины волны указывает на то, что эти волны испытывают дисперсию. Фазовая скорость vf волны де Бройля хотя и больше скорости света, но относится к числу величин, принципиально неспособных переносить информацию (является чисто математическим объектом).

Групповая скорость волны де Бройля u равна скорости частицы v:

u=frac{domega}{dk}=frac{dE}{dp}=v.

Связь между энергией частицы E и частотой ν волны де Бройля

Волны де Бройля имеют специфическую природу, не имеющую аналогии среди волн, изучаемых в классической физике: квадрат модуля амплитуды волны де Бройля в данной точке является мерой вероятности того, что частица обнаруживается в этой точке. Дифракционные картины, которые наблюдаются в опытах, являются проявлением статистической закономерности, согласно которой частицы попадают в определенные места в приёмниках — туда, где интенсивность волны де Бройля оказывается наибольшей.

Корпускулярно-волновой дуализм. давление света, опыты п.н. лебедева. химическое действие света, фотография

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Дуализм–двойственность свойств какого-либо объекта.

Корпускулярно-волновой дуализм светасостоит в том, что свет обладает волновыми (при распространении) и корпускулярными (при взаимодействии с веществом (излучение и поглощение)) свойствами.

Объяснение давления света на тело с позиций классической электродинамики:действие на электрон вещества силы Лоренца, направленной внутрь вещества (электроны вещества колеблются под действием электрического поля падающей электромагнитной волны и создают электрический ток, на который действует сила Лоренца со стороны магнитной составляющей волны).

Объяснение давления света на тело с позиций квантовой оптики:поглощенные и отраженные телом фотоны передают ему свой импульс; секундное изменение импульса тела равно действующей на него силе.

Формула для расчета давления света: Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA, где I – интенсивность света (энергия, приходящаяся на единицу поверхности тела в единицу времени), c – скорость света в вакууме, R – коэффициент отражения света от поверхности тела (для идеального поглощения R = 0, для идеального отражения R = 1).

Давление света впервые измерил русский физик П. Н. Лебедев в 1900 году.Прибор Лебедева представлял собой легкий стерженек, подвешенный на тонкой стеклянной нити. По краям стерженька были приклеены легкие крылышки. Вся установка размещалась в вакуумированном сосуде. При падении света на крылышки, расположенные по одну сторону стерженька, стеклянная нить закручивалась. О значении давления света можно было судить по углу закручивания нити. Трудности точного измерения давления: 1) невозможность создания в сосуде высокого вакуума; 2) неодинаковый нагрев сторон крылышек (молекулы, отражающиеся от более нагретой стороны, передают крылышку бóльший импульс, чем молекулы, отражающиеся от менее нагретой стороны).

Опыты П.Н. Лебедева являются экспериментальным доказательством справедливости теории Максвелла.

Химическое действие света проявляется в расщеплении многих молекул при поглощении ими квантов световой энергии. Примерами химического действия света являются следующие явления: 1) выцветание красок и тканей на солнце; 2) образование загара; 3) фотосинтез; 4) фотография.

Фотография – получение изображения на фотопленке или фотопластинке при падении на них света.

Фотопластинка или фотопленка покрыта слоем желатина, в который вкраплены кристаллики бромида серебра AgBr. При попадании световых квантов в кристаллик происходит отрыв электронов от отдельных ионов брома и захват этих электронов ионами серебра. В результате этих процессов появляется небольшое число нейтральных атомов серебра. Операция проявления заключается в выделении металлического серебра во всем кристаллике бромида серебра, подвергшегося действию света. На фотопластинке или фотобумаге получается изображение, которое называется негативным, так как те места, в которые попал свет, выглядят темными (в этих местах выделилось темное металлическое серебро). Операция закрепления заключается в удалении (растворении и вымывании) оставшихся кристалликов бромида серебра. Позитивное изображение получают путем 1) наложения негативного изображения на фотобумагу или фотопленку; 2) пропускания света через негатив; 3) аналогичной химической обработки фотопленки или фотобумаги.

Фотография используется при:1) фиксировании быстропеременных процессов; 2) фиксировании очень слабого света при длительной выдержке; 3) записи звука в кино.

Date: 2021-06-09; view: 2684; Нарушение авторских прав

§

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

В 1924 году французский физик Луи де Бройль выдвинул гипотезу, что частицы вещества наряду с корпускулярными свойствами имеют также и волновые.

По идее Луи де Бройля, движение электрона или какой-либо другой частицы связано с волновым процессом, длина волны которого равна Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA , а частота Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA , где E – энергия частицы, p – ее импульс, m – масса частицы, Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA – скорость частицы, h – постоянная Планка.

Экспериментальное подтверждение гипотезы Луи де Бройля было получено в опытах Г. П. Томсона (1927 г.) и независимо от него в опытах П. С. Тартаковского. В этих опытах электронный пучок проходил через тонкую золотую фольгу и попадал на фотопластинку. Электрон при ударе о фотопластинку оказывает на нее такое же действие, как и фотон. На фотопластинке была зафиксирована дифракционная картина (электронограмма золота), аналогичная рентгенограмме алюминия.

В опытах О. Штерна дифракционные явления были обнаружены также у атомных и молекулярных пучков. Во всех перечисленных выше случаях дифракционная картина соответствовала длине волны, определяемой соотношением Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA .

АТОМНАЯ ФИЗИКА

8.1. Модель атома Дж. Дж. Томсона. Опыт Резерфорда по рассеянию α – частиц. Планетарная модель атома. Боровская модель атома водорода. Спектры. Люминесценция

В 1903 году Дж. Дж. Томсоном была предложена модель атома, согласно которой:

1) атом представляет собой положительно заряженную сферу с вкрапленными в нее электронами; 2) суммарный заряд атома равен нулю; 3) электрон при отклонении от положения равновесия (центра атома) совершает гармонические колебания и излучает монохроматическую волну. Согласно этой модели радиус атома составляет приблизительно 3∙10-8 см.

Опыт Резерфорда по рассеянию α — частиц был проведен с цельювыяснения распределения в атоме положительного и отрицательного зарядов.

Основные элементы установки Резерфорда:1) радиоактивный препарат, испускавший α — частицы; 2) тонкая золотая фольга (толщиной несколько микрон) в качестве мишени; 3) экран, покрытый сернистым цинком, на котором возникали вспышки (сцинтилляции) при попадании α- частиц; 4) микроскоп, в который наблюдались вспышки.

Рефераты:  реферат - Микроклимат производственных помещений.

Особенностиα— частиц, выступавших в опыте в качестве «снарядов» для обстрела мишени:1) большая (по атомным масштабам) масса; 2) положительный электрический заряд, равный удвоенному значению элементарного заряда; 3) большая скорость (равная 1/30 скорости света в вакууме).

Результаты опыта Резерфорда:1) бóльшая часть α — частиц проходит сквозь вещество, не отклоняясь; 2) малая часть α — частиц отклоняется на очень большие углы (почти на 180).

Выводы, сделанные Резерфордом на основании опыта:1) между частицами вещества существуют большие промежутки (по атомным масштабам); 2) положительный заряд атома и его масса сконцентрированы в небольшом объеме; 3) размер атома составляет примерно 10-10 м; 4) размер ядра атома 10-14 м.

Планетарная модель атома (Резерфорд, 1911 г.): 1) в центре атома находится положительно заряженное ядро; 2) вокруг ядра обращаются электроны; 3) положительный заряд ядра равен модулю отрицательного заряда всех электронов; 4) положительный заряд ядра, выраженный в элементарных зарядах, равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева; 5) почти вся масса атома сосредоточена в ядре.

Недостатки планетарной модели атома:1) непрерывное излучение электроном электромагнитных волн при движении вокруг ядра с центростремительным ускорением (согласно законам классической электродинамики); 2) потеря энергии электроном при излучении электромагнитных волн; 3) уменьшение вследствие этого радиуса орбиты электрона и непрерывное изменение при этом частоты излучения атома (непрерывный спектр излучения); 4) падение в конечном счете электрона на ядро.

Постулаты Н. Бора (1913 г): 1) в атоме существуют некоторые (стационарные) орбиты электронов, удовлетворяющие определенным квантовым условиям; находясь на стационарной орбите, электрон не излучает электромагнитных волн (света); 2) при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую атом излучает или поглощает квант энергии hν, где h – постоянная Планка, ν – частота излучения; энергия кванта равна разности энергий атома тех стационарных состояний, между которыми совершается квантовый скачок.

Боровская модель атома водорода (Н. Бор, 1913 г.):1) в атоме существует состояние с наименьшей энергией (основное или нормальное состояние); 2) полная энергия атома и радиус орбиты электрона принимают дискретные (квантованные) значения; 3) линейчатый спектр составляет ряд серий, возникающих при переходах атома в одно из энергетических состояний со всех верхних энергетических состояний (состояний с большей энергией); 4) атом при поглощении света переходит из состояний с меньшей энергией в состояния с большей энергией; при этом поглощается излучение той же частоты, которую атом излучает, переходя из состояний с большей энергией в состояния с меньшей энергией.

Серии линий в излучении атома водорода: 1) серия Бальмера (при переходе на первый возбужденный уровень); 2) серия Пашена (при переходе на второй возбужденный уровень); 3) серия Лаймана (при переходе в основное состояние); 4) серия Брекета (при переходе на третий возбужденный уровень); 5) серия Пфунда (при переходе на четвертый возбужденный уровень); 6) серия Хэмфри (при переходе на пятый возбужденный уровень).

Для излучения электромагнитных волн атому необходимо сообщить определенную энергию (возбудить атом). При излучении атом теряет полученную энергию. Для непрерывного излучения света веществом необходим непрерывный приток энергии к его атомам извне.

Тепловое излучение –излучение, возникающее в случае, когда атомы вещества возбуждаются за счет их кинетической энергии теплового движения.

Спектр испускания – совокупность частот (длин волн), которые содержатся в излучении какого-либо вещества.

Спектр поглощения – совокупность частот (длин волн), поглощаемых данным веществом.

Спектры испускания и поглощения обратимы:атомы вещества интенсивно поглощают такие участки спектра, которые они излучают, будучи источниками света.

Виды спектров:1) линейчатые; 2) полосатые; 3) сплошные.

Линейчатый спектр– спектр, представляющий собой совокупность отдельных узких спектральных линий (испускают разреженные газы, находящиеся в атомарном состоянии).

Полосатый спектр – совокупность полос (множества тесно расположенных спектральных линий), разделенных темными промежутками (испускают разреженные газы, находящиеся в молекулярном состоянии).

Непрерывный (сплошной) спектр –непрерывная последовательность частот (длин волн), плавно переходящих друг в друга (испускают твердые или жидкие тела, а также сильно сжатые газы).

Люминесценция – вид излучения, в котором энергия, необходимая атомам для излучения света, черпается из нетепловых источников.

Виды люминесценции:1) катодолюминесценция (свечение тел, вызванное бомбардировкой вещества другими заряженными частицами); 2) электролюминесценция (свечение, вызванное пропусканием через вещество электрического тока или действием на его атомы и молекулы электрического поля); 3) хемилюминесценция (свечение, сопровождающее протекание в веществе некоторых химических реакций); 4) фотолюминесценция (свечение тел, возникающее при облучении их видимым, ультрафиолетовым светом, рентгеновским или гамма – излучением).

Date: 2021-06-09; view: 538; Нарушение авторских прав

§

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Вынужденное (индуцированное, стимулированное) излучение – излучение возбужденных атомов (молекул, ионов), вызванное действием на вещество падающего на него света.

Электромагнитное поле световой волны стимулирует переход атомов (молекул, ионов) из возбужденного энергетического состояния в низшее (нормальное, основное) энергетическое состояние. Фотоны, излученные атомами (молекулами, ионами) при переходе из одного (возбужденного) энергетического состояния в другое (нормальное, основное), ничем не отличаются от фотонов падающего света.

В результате вынужденного излучения интенсивность электромагнитной волны, проходящей через вещество, увеличивается. При этом неизменными остаются частота волны, направление ее распространения, фаза и поляризация. Вынужденное излучение атомов (молекул, ионов) строго когерентно с вынуждающим излучением.

При прохождении света через вещество может наблюдаться и процесс поглощения света: невозбужденные атомы (молекулы, ионы) поглощают фотоны и переходят в возбужденное состояние.

Усиливающая (активная) среда или среда с отрицательным поглощением света –среда, в которой процесс, приводящий к увеличению числа фотонов (вынужденное излучение), преобладает над процессом, уменьшающим число фотонов (поглощение света).

Инверсное состояние среды – неравновесное энергетическое состояние, в котором число атомов (молекул, ионов), находящихся в возбужденном состоянии превышает число невозбужденных атомов.

Накачка –процесс перевода среды из обычного в инверсное состояние.

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KAМетод накачки в случае трехуровневой системы:1) атомы переходят в возбужденное состояние 3 (рис. 55) при поглощении света от вспышки мощной лампы; в этом состоянии атомы находятся в течение отрезка времени ~ 10-8с; 2) атомы самопроизвольно (спонтанно) переходят в состояние 2, «время жизни» в котором в 100000 раз больше (~ 10-3с); энергия, отданная атомами среды при этом переходе, поглощается кристаллической решеткой.

Вынужденное излучениепри переходе атомов с уровня 2 на уровень 1 происходит под действием проходящей в веществе электромагнитной волны. Эта электромагнитная волна является следствием спонтанного перехода некоторых возбужденных атомов с уровня 2 на уровень 1 с испусканием фотонов оптической частоты (первичные фотоны). Каждый первичный фотон инициирует появление лавины вторичных фотонов, имеющих то же направление, что и первичный фотон. Первичные фотоны рождаются несогласованно во времени и движутся после рождения по всевозможным направлениям.

Мощную лавину вторичных фотонов создают следующим образом: усиливают потоки фотонов вдоль какого-либо выделенного направления (эту операцию осуществляет оптический резонатор).

Простейший оптический резонатор –система из двух зеркал, перпендикулярных к некоторому выделенному направлению, вдоль которого будет распространяться усиленный свет. Слабая лавина первичных фотонов, распространяющихся вдоль оси оптического резонатора, усиливается по мере движения вторичными фотонами. Многократное отражение фотонной лавины от зеркал увеличивает время инициирования вынужденного излучения первичными фотонами и, соответственно, мощность лавины вторичных фотонов. При достижении необходимой интенсивности свет выходит через частично прозрачное зеркало (выходное зеркало). В процессе получения мощной фотонной лавины вдоль оси оптического резонатора все фотоны, излученные в других направлениях, покидают активную среду.

Трехуровневой энергетический системой является рубин –кристалл оксида алюминия Aℓ2O3 с примесью атомов хрома (около 0,05%).

Лазер – прибор, служащий для усиления света при помощи индуцированного излучения.

Виды лазеров: 1) газовые; 2) твердотельные; 3) полупроводниковые.

Рефераты:  Крестьянская война под предводительством Степана Разина.

Свойства лазерного излучения:

1) Высокая степень когерентности.Она определяет высокую степень монохроматичности и малую расходимость лазерного луча. Излучение лазера представляет собой совокупность практически параллельных лучей, которые можно сфокусировать в световое пятно диаметром порядка всего лишь длины волны света, т. е. порядка 1 – 10 мкм.

2) Большие значения интенсивности(105 Вт/см2). Для сравнения, средняя интенсивность солнечного света вблизи земной поверхности имеет значение 0,1Вт/см2, т.е. в миллион раз меньше.

Применение лазера:1) в промышленности (изготовление микросхем, резка металлов и их сварка, термообработка металлов (лазерная закалка), легирование и т. д.); 2) в медицине (в качестве скальпеля при операциях на внутренних органах брюшной и грудной полости, в офтальмологии, в онкологии и т. д.); 3) в локации и измерительной технике (локация Луны, дальномеры, системы лазерного наведения ракет на цель и т.д.); 4) в оптической голографии; 5) в лазерной связи; 6) в системах обработки информации (возможность создания оптических вычислительных машин); 7) в лазерном контроле.

Date: 2021-06-09; view: 422; Нарушение авторских прав

§

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Радиоактивность, виды радиоактивных излучений. Методы наблюдения и регистрация ядерных излучений. Правила смещения при радиоактивных превращениях. Закон радиоактивного распада. Период полураспада

Радиоактивность –самопроизвольный распад ядер с испусканием одной или нескольких частиц.

Радиоактивность была открытав 1896 году французским физиком А. Беккерелем.

Радиоактивными являются ядра с порядковым номером Z > 83.

Три типа излучения, сопровождающие распад радиоактивных ядер:1) Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA — излучение (поток ядер атома гелия); 2) β – излучение (поток быстрых электронов); 3) γ – излучение (поток квантов электромагнитного поля).

Методы наблюдения и регистрация ядерных излучений:1) счетчик Гейгера; 2) камера Вильсона; 3) пузырьковая камера; 4) метод толстослойных фотоэмульсий.

Правило смещения при α- распаде: Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA.

Правило смещения при β — распаде: Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA.

В записи правил смещения для Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA — и β- распадасимвол Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA относится к материнскому ядру, символы Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA – к дочерним ядрам.

Закон радиоактивного распада:N = No2-t/T, где No – число нераспавшихся ядер в начальный момент времени (в момент начала наблюдения), t – отрезок времени, прошедший с момента начала наблюдения, N – число нераспавшихся ядер спустя отрезок времени t, T – период полураспада.

Период полураспада –отрезок времени, в течение которого число нераспавшихся ядер уменьшается в два раза.

Date: 2021-06-09; view: 279; Нарушение авторских прав

§

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Нуклоны –частицы, из которых состоит ядро атома.

Два вида нуклонов:1) протон (элементарная частица, имеющая положительный элементарный электрический заряд); 2) нейтрон (элементарная частица, не имеющая электрического заряда).

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов (протонно-нейтронная модель ядра (Иваненко — Гейзенберг)).

Заряд ядра –величина, равная Ze, где Z – число протонов в ядре (порядковый номер элемента в таблице Менделеева), e – величина заряда протона (модуль заряда электрона).

Массовое число –число нуклонов в ядре (А = Z N, где N – число нейтронов в ядре).

Изотопы – ядра с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов (и соответственно разным массовым числом).

Обозначение ядра химического элемента: Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA, где А – массовое число ядра, Z – число протонов в ядре (порядковый номер элемента в таблице Менделеева).

Ядерные силы – силы, действующие между нуклонами в ядре.

Свойства ядерных сил: 1) самые мощные в природе; 2) короткодействующие (действуют на расстоянии порядка 10-15 м); 3) зарядовая независимость (эти силы имеют одинаковое значение для взаимодействия а) двух протонов, б) двух нейтронов, в) протона и нейтрона); 4) не являются центральными силами (направлены под углом к прямой, соединяющей взаимодействующие нуклоны); 5) представляют новый тип взаимодействия в природе (так называемое сильное взаимодействие).

Энергия связи –энергия, которую необходимо сообщить ядру для его полного расщепления на отдельные нуклоны.

Из закона сохранения энергии следует,что при образовании ядра из отдельных нуклонов выделяется энергия, которую необходимо затратить для расщепления образовавшегося ядра. Поэтому масса покоя ядра всегда меньше суммы масс покоя нуклонов, составляющих ядро: Mя < Zmp (A – Z)mn, где mp – масса покоя протона, mn – масса покоя нейтрона, Mя – масса покоя ядра.

Дефект масс –разница между массой покоя составляющих ядро нуклонов и массой покоя ядра.

Формула для расчета дефекта масс ядра:ΔΜ = Zmp (A – Z)mn – Μя.

Формула для расчета энергии связи ядра:Eсв = ΔΜ·с2 = (Zmp (A – Z)mn – Μя2, где ΔΜ – дефект масс ядра, с = 3·108 м/с – скорость света в вакууме.

Удельная энергия связи –энергия связи ядра, приходящаяся на один нуклон:

Еуд.= Есв/А.

Наиболее устойчивы (имеют максимальную удельную энергию связи 8,6 МэВ/нуклон)элементы с массовыми числами от 50 до 60 (железо и близкие к нему по порядковому номеру элементы).

Наименее устойчивы ядратяжелых элементов (это объясняется большим числом протонов в ядре, взаимодействующих между собой кулоновскими силами отталкивания).

Ядерные реакции. Энергетический выход ядерной реакции. Ядерные реакции на нейтронах. Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Критическая масса. Ядерный реактор, его основные элементы. Термоядерные реакции

Ядерная реакция –процесс сильного (ядерного) взаимодействия ядра с элементарной частицей или с другим ядром, приводящий к преобразованию ядра (или ядер).

Ядерная реакция протекает с выделением энергии в том случае,если сумма масс покоя исходных продуктов больше суммы масс покоя конечных продуктов реакции.

Ядерная реакция протекает с поглощением энергии в том случае,если сумма масс покоя исходных продуктов меньше суммы масс покоя конечных продуктов реакции.

Примером ядерной реакции на нейтронах может служить следующая реакция:

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA.

Взаимодействие ядер с нейтронами происходит эффективнее в случае,когда нейтроны имеют небольшую скорость (медленные нейтроны, скорость которых имеет значение порядка 2 км/с).

Замедление нейтронов осуществляют путем столкновений с ядрами вещества замедлителя (при столкновениях с ядром атома водорода (протоном) нейтрон теряет половину своей энергии; в углероде энергия нейтрона уменьшается вдвое лишь после трех столкновений). Прекрасным замедлителем нейтронов является тяжелая вода D2O, где D – изотоп водорода дейтерий ( Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA ). В качестве замедлителей используют углерод, бериллий, двуокись бериллия.

В 1938 году немецкие ученые О. Ганн и Ф. Штрассман открыли явление деления ядер урана нейтронами.Ядро урана делится (чаще всего) на два осколка, два – три нейтрона и γ – кванты. Осколки, образовавшиеся после распада ядра урана, становятся, в свою очередь, источниками β- и γ- излучения. При каждом акте деления ядер урана выделяется энергия порядка 200 МэВ.

На кинетическую энергию осколков приходится 82% энергии распада ядра урана Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA , на кинетическую энергию нейтронов деления – 3%.

Нейтроны деления ядра урана могут, в свою очередь, быть захвачены другими ядрами. Делящиеся ядра урана становятся источниками «новых» 2 – 3 нейтронов. Таким образом, число новых нейтронов деления (и делящихся ядер) увеличивается лавинообразно (говорят, что существует процесс размножения нейтронов).

Ядерная цепная реакция – реакция, в которой частицы, вызывающие ее (нейтроны), образуются как продукты этой реакции.

Коэффициент размножения нейтронов – отношение числа нейтронов, возникших на некотором этапе реакции, к числу нейтронов, существовавших до этого этапа.

Активная зона – область пространства, в которой происходит цепная реакция.

Процессы, приводящие к уменьшению коэффициента размножения нейтронов:1) вылет нейтронов за пределы активной зоны; 2) захват нейтронов ядрами урана без последующего деления; 3) захват нейтронов продуктами деления; 4) захват нейтронов ядрами вещества замедлителя и теплоносителя.

Процессы, приводящие к увеличению коэффициента размножения нейтронов:1) захват нейтронов (как быстрых, так и медленных) ядрами изотопа урана Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA с последующим делением; 2) захват нейтронов (только быстрых) ядрами изотопа урана Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA с последующим делением (при этом примерно только один из пяти быстрых нейтронов вызывает деление ядра урана, остальные нейтроны захватываются ядрами без деления).

Рефераты:  Получение радиоактивных изотопов и их применение

При k = 1 наблюдается стационарное течение цепной реакции.Небольшое увеличение (на 0,01) значения k приводит почти мгновенно к взрыву. При k < 1 цепная реакция прекращается.

Самопроизвольное (спонтанное) деление ядер урана было открыто в 1940 году советскими физиками Г.Н. Флеровым и К. А. Петржаком.

Критическая масса делящегося вещества –масса вещества, при которой уже возможна цепная ядерная реакция (k = 1).

Ядерный реактор –устройство, в котором осуществляют управляемую цепную ядерную реакцию.

Основные элементы ядерного реактора: 1) ядерное горючее ( Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA , Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA , Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA , Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA и др.); 2) замедлитель нейтронов (тяжелая или обычная вода, графит и др.); 3) теплоноситель – вещество, служащее для вывода тепла, образовавшегося при работе реактора (вода, жидкий натрий и т.д.); 4) устройство для регулирования скорости реакции в активной зоне (стержни из кадмия или бора, вводимые (или выводимые) в рабочее пространство реактора; кадмий или бор интенсивно поглощают нейтроны); 5) отражатель нейтронов (применяются вещества, которые служат замедлителями нейтронов); 6) защитная оболочка, ослабляющая потоки нейтронного и γ – излучения (бетон с железным наполнителем и др.).

Два вида ядерных реакторов: 1) реактор на медленных нейтронах; 2) реактор на быстрых нейтронах (в реакторах этого типа замедлитель нейтронов отсутствует).

Реактор на быстрых нейтронах позволяет осуществить процесс воспроизводства ядерного горячего (происходит это при превращениях ядер изотопа урана Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA в ядра изотопа плутония Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA (после двух β – распадов)). В активную зону реактора на быстрых нейтронах загружают смесь изотопов урана Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA и Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA . Изотопа Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA в смеси должно быть не менее 15%.

Первый ядерный реактор был запущен в США в 1942 годугруппой ученых под руководством Э. Ферми (1901 – 1954 г.г.). В СССР ядерный реактор был создан в 1946 году коллективом физиков под руководством Игоря Васильевича Курчатова (1903 – 1960 г.г.).

Термоядерная реакция –ядерная реакция синтеза (слияния) легких ядер в более тяжелые.

Примеры термоядерных реакций: Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA(выделяемая в этой реакции энергия составляет приблизительно 3,5 МэВ/нуклон); Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA (выделяемая в этой реакции энергия составляет приблизительно 6,7 МэВ/нуклон).

Для слияния легких ядер необходима высокая температура (порядка десяти миллионов градусов), так как только в этом случае средняя кинетическая энергия ядер будет достаточна для преодоления их кулоновского отталкивания.

Термоядерные реакции протекают в недрах Солнца и звезд. В земных условиях эта реакция протекает только во время взрыва водородной (термоядерной) бомбы.

Перед учеными поставлена задача научиться управлять термоядерной реакцией, т.е. получить контролируемое выделение энергии. Работа над этой проблемой ведется в нашей стране и за рубежом.

Дозиметрия

Поглощенная доза излучения –отношение поглощенной энергии Е ионизирующего излучения к массе m облучаемого вещества: D = E/m.

Единица поглощенной дозы излучения в СИ:1 Гр (грей) = 1Дж/кг.

Естественный фон радиации:космические лучи, радиоактивность окружающей среды и человеческого тела.

Доза излучения,полученная человеком под действием естественного фона радиации в течение года, составляет 2·10-3Гр.

Предельно допустимая безопасная доза излучения, поглощенная человеком за год, достигает величины 50·10-3 Гр.

Смертельная для человека доза излучения, поглощенная в течение короткого отрезка времени, составляет 3 – 10 Гр.

Для количественной оценки рентгеновского и γ- излучения, прошедшего через вещество, используется внесистемная единица дозы облучения – рентген (1Р).

Один рентген (1Р) – доза облучения, которая создает в 1 см3 воздуха при температуре 0С и давлении 760 мм рт. ст. столько ионов, что их суммарный заряд каждого знака в отдельности приблизительно равен 3·10-10 Кл (на практике можно считать 1Р эквивалентным поглощенной дозе излучения 0,01 гр).

Date: 2021-06-09; view: 2985; Нарушение авторских прав

§

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Примеры пар частица – античастица:1) электрон – позитрон (существование позитрона было предсказано теоретически английским физиком П. Дираком в 1931 году); 2) протон – антипротон; 3) нейтрон – антинейтрон и др.

Антивещество – вещество, состоящее из атомов, у которых ядра построены из антинуклонов, а оболочка – из позитронов (в 1969 г. в СССР был впервые получен антигелий).

При встрече частицы и античастицыпроисходит их аннигиляция (исчезновение); при этом появляются фотоны большой энергии.

Обратный процесс– рождение электронно-позитронной пары, например, при столкновении фотона большой энергии с ядром.

При аннигиляции вещества и антивеществаэнергия покоя превращается в кинетическую энергию образующихся γ– квантов.

Фундаментальные взаимодействия – взаимодействия, которые не могут быть сведены к другим, более простым видам взаимодействия.

Виды фундаментальных взаимодействий:1) гравитационное; 2) слабое; 3) электромагнитное; 4) сильное.

Сведения о Солнце, Земле и Луне

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Корпускулярно-волновой дуализм – FIZI4KA

Содержание

1. Механика

1.1. Основы кинематики _____________________________________ 3 стр.

1.2. Основы динамики _______________________________________ 7

1.3. Основы статики _________________________________________ 16

1.4. Законы сохранения в механике_____________________________ 17

1.5. Жидкости и газы_________________________________________ 18

2. Молекулярная физика. Тепловые явления

2.1. Основы МКТ____________________________________________ 20

2.2. Элементы термодинамики_________________________________ 24

2.3. Свойства вещества________________________________________ 27

3. Основы электродинамики

3.1. Электростатика___________________________________________ 30

3.2. Законы постоянного тока___________________________________ 36

3.3. Магнитное поле. Электромагнитная индукция _________________ 42

4. Колебания и волны

4.1. Механические колебания и волны____________________________ 45

4.2. Электромагнитные колебания и волны________________________ 50

5. Оптика

5.1. Геометрическая оптика_____________________________________ 57

5.2. Волновая оптика___________________________________________ 63

6. Элементы теории относительности

6.1. Постулаты теории относительности. Следствия, вытекающие из

постулатов теории относительности______________________________ 66

6.2. Релятивистский закон сложения скоростей. Релятивистский им-

пульс тела. Основной закон релятивистской динамики. Связь между

массой и энергией_____________________________________________ 67

7. Квантовая физика

7.1. Квантовая природа света. Формула Планка для кванта электро-

магнитной энергии. Фотоэффект, его закономерности и теория. При-

менение фотоэффекта_________________________________________ 67

7.2. Корпускулярно-волновой дуализм. Давление света, опыты

П.Н. Лебедева. Химическое действие света, фотография____________ 68

7.3. Гипотеза Луи де Бройля. Дифракция электронов_______________ 69

8. Атомная физика

8.1. Модель атома Дж. Дж. Томсона. Опыт Резерфорда по рассея-

нию α – частиц. Планетарная модель атома. Боровская модель атома

водорода. Спектры. Люминесценция____________________________ 70

8.2. Вынужденное (индуцированное) излучение. Лазер. Свойства

лазерного излучения. Применение лазера________________________ 72

9. Физика атомного ядра

9.1. Радиоактивность, виды радиоактивных излучений. Методы

наблюдения и регистрация ядерных излучений. Правила смеще-

ния при радиоактивных превращениях. Закон радиоактивного рас-

пада. Период полураспада______________________________________ 73

9.2. Нуклонная модель ядра. Заряд ядра. Массовое число ядра. Изо-

топы. Ядерные силы. Энергия связи частиц в ядре__________________ 73

9.3. Ядерные реакции. Энергетический выход ядерной реакции.

Ядерные реакции на нейтронах. Деление ядер урана. Цепные

ядерные реакции. Критическая масса. Ядерный реактор, его

основные элементы. Термоядерные реакции_______________________ 74

9.4. Дозиметрия_______________________________________________ 76

9.5. Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия______ 76

Справочные данные___________________________________________ 78

Литература __________________________________________________ 82

Литература

1. Кембровский Г.С. и др. Физика: Пособие для поступающих в ВУЗы/ Г.С. Кембровский, С.И. Галко, Л.И. Ткачев. – 4-е изд., перераб. – Мн.: Изд-во БГУ, 1979г.

2. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика: Учеб. для 9 кл. средн. шк. – М.: Просвещение, 1990г.

3. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учебник для 10 кл. средн. шк. – М.: Просвещение, 1990 г.

4. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учебник для 11 кл. средн. шк. – М.: Просвещение, 1991 г.

5. Савельев И.В. Курс общей физики. Т I, II, III. Учебное пособие. Гл. ред. физ.- мат. лит. изд-ва «Наука», 1977г.

6. Тарасов Л.В. Лазеры: действительность и надежды. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1985 г.

7. Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т. /Под ред. Г.С. Ландсберга. Т.Ш. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. – 10 изд., перераб. – М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1986 г.

8. Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике для поступающих в ВУЗы и для самообразования. – 4-е изд., испр. – М.: «Наука». – Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989г.

Date: 2021-06-09; view: 521; Нарушение авторских прав

Оцените статью
Реферат Зона
Добавить комментарий