2.Строение ядра, ядерные реакции

Ядра атомов состоят из двух видов элементарных частиц – протонов и нейтронов. Эти частицы носят название нуклонов.

Протон. (p) есть не что иное как ядро атома водорода. Он обладает зарядом +е и массой m_p=938,2Мэв, а m_e=0,511Мэв. Протон имеет спин равный ½ и собственный магнитный момент μ_p=+2.79μ₀ μ₀- ядерный магнетоном. Собственный магнитный момент протона примерно в 660 раз меньше чем магн мом электрона.

Нейтрон.(n) не обладающая электрическим зарядом частица с массой m_n=935.5 Мэв. Нейтрон обладает спином ½ и не смотря на отсутствие заряда – обл магнитным моментом μ_n=-1.91μ_0. В свободном состоянии не стабилен – он самопроизвольно распадается, превращаясь в протон и испуская электрон и антинейтрино. Период полураспада ~ 12 мин.

Характеристика атомного ядра. Кол-во протонов Z входящих в состав ядра, определяет его заряд котор равен +Ze. Z атомный номер или зарядовое число ядра. Число нуклонов А – массовое число ядра. Число нейтронов N=A-Z

Спин ядра. Спины нуклонов складываются в результирующий спин ядра. Спин нуклона 1/2 , поэтому согласно квантовым законам сложения моментов квантовое число спина ядра I будет полуцелым при нечетном числе A нуклонов и целым или нулем при четном A. Спины ядер не превышают нескольких единиц. Спины большинства нуклонов ы ядре взаимно компенсируют друг друга располагаясь антипараллельно.

Ядерными реакциями называются превращения атомных ядер, вызванные взаимодействием их друг с другом или с элементарными частицами. Это взаимодействие возникает при сближении частиц (двух ядер, нуклона и ядра и т. д.) до расстояний порядка 10^(-15) м благодаря действию ядерных сил.

Символическая запись ядерной реакции X+a→Y+b или X(a,b)Y

где Х и Y – соответственно исходное ядро-мишень и конечное (результирующее) ядро; а и b – соответственно легкие исходная (бомбардирующая) и конечная (испускаемая) частицы. Если частица b тождественна частице а, то тогда процесс называется рассеянием. В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрических зарядов и массовых чисел: сумма зарядов (и массовых чисел) ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядов (и сумме массовых чисел) конечных продуктов (ядер и частиц) реакции.

Вероятность протекания ядерной реакции связана с эффективным сечением σ ядерной реакции, которое можно представить как поперечное сечение ядер атомов, если их принять за твердые шарики. Эффективное сечение имеет размерность площади. Единица эффективного сечения ядерных процессов – барн.

, где N - число частиц, n - концентрация, δ - толщина мишени

Выход ядерной реакции: ω = . (31.17)

Ядерные реакции классифицируются:

1) по роду участвующих в них частиц – реакции под действием нейтронов, заряженных частиц, γ -квантов;

2) по энергии вызывающих их частиц – реакции при малых, средних и высоких энергиях;

3) по роду участвующих в них ядер – реакции на легких (А < 50); средних (50 < A < 100) и тяжелых (А > 100) ядрах;

4) по характеру происходящих ядерных превращений – реакции с испусканием нейтронов, заряженных частиц; реакции захвата (в случае этих реакций составное ядро не испускает никаких частиц, а переходит в основное состояние, излучая один или несколько γ -квантов).

БИЛЕТ 20

1. Тепловое излучение

Тепловым излучением называется электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии излучающего тела и свойственное всем телам при температурах выше 0 К. Оно зависит от температуры и оптических свойств тела.

Тепловое излучение абсолютно черного тела называется равновесным. Абсолютно черное тело при любой Т полностью поглощает энергию падающих на него эл магнитных волн не зависит от 3х факторов: частоты, поляризации, направления распространения.

Интенсивность теплового излучения I_λ,T I_ω,T

Плотность энергии равновесного излучения и его спектральный состав зависят только от температуры и длины волны(частоты).

1.при повышении температуры полная энергия и интенсивность теплового излучение увеличиваются пропорционально Т⁴

2. Когда Т растет длина волны уменьшается

Правило Прево Если 2 тела поглощают разные энергии то и излучаемые ими энергии будут различны.

Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плотность энергетической светимости тела R_ω,T – мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины: .

Спектральную плотность энергетической светимости можно представить в виде функции длины волны λ :

Закон Кирхгофа

Закон Вина

Закон смещения Вина λ_max=b/T, b – постоянная Вина

Закон Стефана-Больцмана – энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры .

Закон Рэлея-Джинса