- •1.1. Модель Резерфорда
- •1.2. Линейчатый спектр атома водорода
- •1.3. Постулаты Бора
- •1.4. Опыт Франка и Герца
- •1.5. Спектр атома водорода по Бору
- •2. Волновые свойства микрочастиц
- •3. Уравнение Шредингера
- •3.1. Волновая функция
- •3.2. Временное уравнение Шредингера
- •3.3. Движение свободной частицы
- •3.4. Движение частицы в одномерной прямоугольной потенциальной яме.
- •3.6. Уравнение Шредингера для потенциального барьера. Туннельный эффект.
- •3.7. Уравнение Шредингера для атома водорода в основном состоянии.
- •3.8. Решение уравнения Шредингера для н-подобных атомов
- •3.9. Пространственное распределение электрона в н
- •3.10. Спин электрона. Спиновое квантовое число
- •3.11 Распределение электронов в атоме по состояниям
- •3.12. Периодическая система элементов Менделеева
- •3.13. Рентгеновский спектр.
- •4.1. Физическая природа химической связи.
- •4.2. Типы химических связей
- •4.3. Понятие об энергетических уровнях молекул
- •4.4. Колебательный и вращательный спектр
- •5. Элементы квантовой электроники
- •5.1. Спонтанное и вынужденное излучение
- •5.2. Принцип работы оптического квантового генератора. (окг или лазера).
- •5.3. Свойства лазерного излучения.
- •6. Элементы физики твёрдого тела
- •6.1. Зонная теория кристалла
- •6.2. Теплоёмкость кристалла
- •6.3. Элементы квантовой статистики
- •6.4 Электропроводность металлов.
- •6.5 Полупроводники
- •7. Физика ядра элементарных частиц.
- •7.1. Основные свойства и строение ядра.
- •7.2. Ядерные силы
- •7.3. Модель ядра
- •7.4 Энергия связи ядра
- •7.5. Естественная радиоактивность
- •7.6 Закон радиоактивного распада
- •7.7. Правила смещения
- •7.8. -Распад.
- •7.9. -Распад
- •7.10 Γ-излучение
- •7.11 Ядерные реакции
- •7.12 Реакция деления ядра
- •7.13 Цепная реакция деления
- •7.14 Термоядерные реакции синтеза легких ядер
- •7.15 Элементарные частицы
- •7.16 Кварк
- •7.17 Космическое излучение.
7.12 Реакция деления ядра
Ферми, Ганн и др. обнаружили, что при облучении ядра U нейтронами образуется 2 осколка U, примерно равной массы, и выделяется большое кол-во энергии.
Свойства реакции деления ядра:
1) (РИС45)
Удельное σсв урана меньше σсв лантана и бария примерно на 1 МэВ. U92238200 МэВ. 1г. U238~Q (3,5 тонны угля).
2) Сопровождающееся испусканием двух-трех вторичных нейтронов, что важно для осуществления цепных ядерных реакций. Это обусловлено тем, что тяжелые ядра перегружены нейтронами N/Z1,6.
3) При дальнейшем делении осколков U этот избыток не ликвидируется. В действительности при делении ядра U образуется примерно 80 осколков.
4) Механизм деления урана 238 объясняется с помощью капельной модели ядра. Ядро – капля электрически заряженной несжимаемой жидкости.
7.13 Цепная реакция деления
Это реакция деления, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции. Коэф-т размножения нейтронов к равен отношению числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем k=Nk+1/Nk; Nk+1=Nkk; (k-1)N – прирост числа нейтронов. dN/dt – скорость цепной реакции; dN/dt=(k-1)N/T, где Т – время жизни одного поколения. (N0 to N)dN/N= (0 to t)((k-1)/T)dt ln N/N0= (k-1)t/T; N=N0e(k-1)t/T. Если k>1, развивается цепная реакция; если к=1, то самоподдерживающаяся цепная реакция; k<1 – затухающая цепная реакция.
1) Захват медленных нейтронов ядрами урана 235 с последующим делением и испусканием нейтронов. к увеличивается.
2) Из-за конечных размеров активной зоны и большой проникающей способности нейтронов часть из них покидает зону. k уменьшается.
3) Часть нейтронов захватывается ядрами неделящихся примесей. k уменьшается.
4) k зависит от природы и кол-ва делящегося вещества, от размеров и формы активной зоны.
Минимальные размеры активной зоны при которых возможно осуществление цепной реакции, называется критическими размерами. Это влияет на к.
Минимальная масса делящегося вещ-ва, необходимого для цепной реакции называется критической массой.
1) Неуправляемые (атомный взрыв) цепные реакции. Чтобы не было взрыва при хранении, ее хранят в виде двух кусков, с массами меньше критической. Используется уран 235 или плутоний 239. (РИС46)
2) Управляемые цепные реакции. Осуществляются в ядерных реакторах. Ядерное горючее уран 235 0,7% и уран 238 99,27%.
3) Замедлители нейтронов. Дейтерий – тяжелая вода. Теплоноситель для вывода тепла; устройство для регулирования скорости реакции (стержень B, K). Защитная оболочка (железобетон). Используется уран 235-92. (РИС47)
7.14 Термоядерные реакции синтеза легких ядер
1H2+ 1H21H3+ 1p1. 1H2+ 1H32He4+ 0n1. Выделяется кол-во теплоты Q4 МэВ.
Свойства термоядерных реакций:
1) Выделяется количество теплоты в несколько раз больше, чем при делении тяжелых ядер. При делении урана 235 выделяется 0,8 МэВ. Для термоядерных – 4 МэВ.
2) Протекание термоядерных реакций возможно при некоторой температуре Ек (ядерного синтеза) больше или равно Еn (двух ядер Н²); Е ~ kТ ~ e²/4πε0r, r≈ размеру ядра 10-15. rmin=2∙10-15 м, следовательно Т≈2∙109 К.
Синтез возможен при Т=107 К. Поэтому: а) следствие туннельного эффекта; б) при синтезе ядра, находящегося в состоянии плазмы и распределение числа частиц по энергиям описывается распределением Максвелла.
3) Впервые неуправляемый термоядерный синтез был реализован при взрыве водородной бомбы. 1H2+1H3→2He4+0n1. Реакция сопровождается выделением энергии 17,6 МэВ. 17,6/5=3,5 МэВ на 1 нуклон.
4) Неуправляемый термоядерный синтез происходит при взрыве бомбы. Управляемая термоядерная реакция возможна при выполнении условии Лоусона. n∙τ>1014, T>107 K; n – концентрация частиц, τ – время удержания. Выполнение этого условия осуществляется при воздействии сильных МП.