30 Лекция. Ядроның бөліну реакциясы. Термоядролық реакция. Элементар бөлшектер.

30.1. Тізбекті ядролық реакция.

30.2. Жеңіл ядролардың қосылу реакциясы

30.3. Элементар бөлшектер физикасы.

Ядроның бөліну реакциясында ауыр ядро нейтрондардың және басқа бөлшектердің әсерінен бірнеше жеңілірек ядроларға (жарықшақтарға), көбінесе массалары шамалас екі ядроға бөлінеді. Сонда бөліну нейтрондары деп аталатын екі-үш нейтрон ұшып шығады:

немесе

Бөлінудің тізбекті реакциясында реакция туғызушы бөлшек осы реакцияның өнімі ретінде пайда болады. Бөлінудің тізбекті реакциясы нейтрондардың көбею коэффициентімен (К) сипатталады. Ол берілген буындағы нейтрондар санының алдыңғы буындағы нейтрондар санына қатынасына тең. Тізбектің реакцияның тууының қажетті шарты .

Тізбекті реакция жүзеге аса алатын белсенді зонаның (кеңістіктің) ең аз өлшемі сындық өлшемдер деп аталады. Сындық өлшемді жүйедегі бөлінетін заттың ең аз массасы сындық масса деп аталады.

Басқарылатын тізбекті реакция жүзеге асатын және сүйемелденетін құрылғы ядролық реактор деп аталады.

Жылулық нейтрондармен жұмыс істейтін ядролық реактордың белсенді зонасында жылу бөлетін элемент, баяулатқыш болады. Баяулатқыш нейтрондар жылдамдығын жылулық жылдамдыққы дейін кемітеді. Жылу бөлетін элементтер бөлінетін материалдан жасалынған блок болып табылады. Олар герметикалық қабықшаға салынады, нейтрондарды әлсіз жұтады. Жылу бөлгіш элементтер ядролар бөлінген кезде бөлініп шығатын энергия есебінен қызады. Сондықтан оларды салқындату үшін жылу тасығыш ағысына орналастырады. Белсенді зона шағылдырғышпен қоршалады. Ол нейтрондардың жоғалып кетуін азайтады. Тізбекті реакция нейтрондарды күшті жұтатын материалдардан (B, Cd) жасалған стерженьдермен басқарылады.

Атом ядроларының синтез реакциясы деп жеңіл ядролардан ауыр ядролардың түзілуін айтады.

Атом ядроларының синтез реакциясында бір нуклонға келетін бөлінген энергия ауыр ядроларды бөлу реакциясындағыдан едәуір үлкен (3,5 МэВ/нуклон/ 0,84 МэВ/нуклон). Синтез реакция температурада өтеді. Сондықтан атом ядроларының синтез реакциясын термоядролық реакция деп те атайды.

Іргелі өзара әсерлесулердің төрт типі бар: күшті, электромагниттік, әлсіз және гравитациялық.

Күшті немесе ядролық өзара әсерлесу атом ядроларындағы протондар мен нейтрондардың байланысын қамтамасыз етеді.

Электромагниттік өзара әсерлесу негізінде электромагниттік өрісінен байланысты жатқан өзара әсерлесу ретінде сиптталады. Ол нейтроно, антинейтроно және фотоннан басқа барлық элементар бөлшектерге тән. Электромагниттік өзара әсерлесудің арқасында атомдар мен молекулалар түзіледі.

Әлсіз өзара әсерлесу – микродүниеде өтетін барлық өзара әсерлесулердің ішіндегі ең баяуы. Ол нейтроно мен антинейтрононың қатысуымен өтетін өзара әсерлесуге (мысалы, ыдырау,-ыдырау), сондай-ақ ыдырайтын бөлшектің өмір сүру уақытының жеткілікті ұзақтығымен сипатталатыннейтриносыз процестерге де жауапты.

Гравитациялық өзара әсерлесу барлық бөлшектерге тән, бірақ элементар бөлшектердің массасы өте аз болғандықтан ол микродүние әлемінде мәнді емес.

Антибөлшек өзіне сәйкес бөлшектен электр зарядының, магниттік моментінің немесе басқа сипаттамасымен өзгешеленетін элементар бөлшек.

П. Дирак релятивистік толқындық теңдеу негізінде позитронның болатындығын болжады. К. Андерсон оны ғарыштық сәуледен байқады. Электрон мен позитрон бөлшек пен антибөлшектің жалғыз жұбы емес. Релятивистік кванттық теория бойынша әрбір элементар бөлшектің антибөлшегі болады (зарядтық түйіндестік принципі). Тәжірибе фотон мен - мезоннан басқа әрбір бөлшекке антибөлшек сәйкес келетіндігін көрсетеді.

Дирак теориясы бойынша бөлшек пен антибөлшек соқтығысқанда олар өзара аннигиляцияланады. Нәтижесінде басқа элементар бөлшектер немесе фотон пайда болады. Мысалы:

Элементарлық бөлшектер Лептондар, адрондар. Кварктер.. Бұлар бүгінгі күнгі физиканың және астрофизиканың негізгі мәселелері туралы ұғым.

Өзара әрекеттесу түрлері және элементар бөлшектер кластары.

Элементар бөлшектерді бүгінгі күнгі физика дамуының деңгейі бойынша олардың ішкі құрылысы басқа бөлшектерден тұрады деп қарауға болмайтын микробөлшектер.

Элементар бөлшектердің өзара әрекеттесуінің 4 түрі белгілі: күшті өзара, электромагниттік, әлсіз өзара, гравитациялық әрекеттесулер. Белгілер: S – күшті, Е – электромагниттік, W – әлсіз, G –гравитациялық

q – кварктер, H – адрондар, ℓ - лептондар.

Элементар бөлшектерді негізгі 3 класқа бөлуге болады:

Бірінші класқа тек бір ғана бөлшек кіреді –фотон. Ол –электромагниттік сәуле шығару кванты.

Екінші класқа лептондар кіреді. Олар электромагниттік және өзара әлсіз әрекеттесуде қатысады. Олар-нейтрино, электрон, мюон, таон (τ-лептон) және олардың антибөлшектері.

Үшінші класқа адрондар кіреді. Олар электромагниттік және әлсіз әрекеттесуден басқа, күшті өзара әрекеттесе алады- протон, нейтрон, пиондар және каондар.

Өзара әрекеттесудің барлық түрлері үшін энергияның, импульстың, импульс моментінің және электрлік зарядтың сақталу заңдары орындалады. Күшті өзара әрекеттесулерде изотоптық спиннің сақталу заңы орындалады.

Антибөлшектер туралы гипотезаны 1928 ж П. Дирак айтты. 4 жылдан кейін К. Андерсон космос сәулелерінің ішінен позитронды –электронның антибөлшегін тапты. Кванттық теория бойынша бөлшек пен антибөлшектің массалары, вакуумдегі өмір сүру уақыты бірдей, модулі бойынша бірдей, бірақ таңбалары қарама-қарсы электрлік зарядтары және магниттік моменттері, бірдей спиндері және изоспиндері, басқа да қалған элементар бөлшектердің өзара әрекеттесуін суреттейтін кванттық сандары (лептондық және бариондық сандар, оғаштық, әсемдік және басқалары) бірдей болулары керек.

Кварктер. 1964 ж. Гелл-Манн және Цвейг барлық адрондарды құрастыруға болатын фундаментальдық бөлшектер – кварктер табиғатта болуы мүмкін деген гипотеза айтты. Олардың моделі бойынша үш типтес кварктер (u,d,s) және оларға сәйкес антикварктер (u,d,s) болуы керек.

Кварктерден адрондар келесі түрде құралады: мезондар қос: кварк-антикварктен, бариондар үш кварктен (антибариондар үш антикварктен) тұрады. Кейбір бариондар үшін кварктың арнаулы кванттық сыйпаттама енгізілді – түс: “сары” , “көк”, “қызыл”. Сонда әртүрлі“түстегі ” кварктер Паули принципіне қайшылық жасамады. 1974 ж. ашылған нағыз нейтрал (J/Ψ)-мезон,оның массасы шамамен 6000 m_e , жаңа кварк– с-кварк және жаңа сақталатын шама – “әсемдік” енгізуге әкеп соқты.

Элементарлық бөлшектер теориясының дамуындағы қиыншылықтарға байланысты әр жылдары басқа “тамаша”,“нағыз” және т.б. атты кванттық сандар енгізілді.

Кваркті модель өте жемісті болып шықты, ол адрондардың барлық негізгі кванттық сандарын анықтауға мүмкіндік берді. Бұл модель бойынша, тәжірибедегідей, бүтін санды спин мезондар үшін және жартылай санды спин бариондарға тән. Сол модель бойынша жаңа бөлшек – Ω^—гиперон болуы керек деген болжам жасалды. Әртүрлі өзара әрекеттесудегі өріс кванттары сияқты кварктердің өзара әрекеттесуіндегі тасушы ретінде глюон деп аталатын жаңа бөлшектер енгізілді. Олар кванттық сан – түсті- бір кварктен екіншісіне тасиды, соның арқасында кварктер бірге бола алады.

Тағы бір сипаттама – “аромат”, ол түстен басқа барлық жоғарыда айтылған белгілерді біріктіреді, күшті және электромагниттік өзара әрекеттесуде сақталады.

Сонымен, материяны құрайтын элементтер- алты ароматы бар (және үш түсті) кварктер және алты ароматты лептондар. Осындай фундаментальдық бөлшектердің арасындағы өзара әрекеттесу – глюондар, фотондар, аралық бозондар және гравитондардың алмасуымен қамтамасыз етіледі.

Бүгінгі күнгі физика және астрофизиканың негізгі мәселелері туралы ұғым.

Бүгінгі күнгі физиканың негізгі мәселесі барлық фундаментальдық өзара әрекеттесудің теориясын біріктіріп, олардың біртұтас теориясын жасау. Қазірдің өзінде электромагниттік және әлсіз өзара әрекеттесуді біріктірген теория жасалды. Бұл фундаментальды өзара әрекеттесу төменгі энергияларда біртұтас электр әлсіз әрекеттесудің әр түрлі көріністерін суреттейді және олардың арасындағы айырмашылық бөлшектердің энергиялары өскен сайын бірте-бірте жойыла бастайды.

Электрлік және күшті өзара әрекеттесуді бір электрядролық өзара әрекеттесу ретінде қарастыратын (“ұлы біріктіру”) жұмыстар да бар. Ендігі кезек- табиғатта белгілі төрт фундаментальдық өзара әрекекеттесудің біртұтас теориясын (“кеңітілген супергравитация”) дүниеге келтіру.

ФИЗИКА-2. ЖЕКЕ ҮЙ ТАПСЫРМАЛАРЫ .

1 тапсырма. Тербелістер мен толқындар. 1-кесте

Нұсқа	Есептердің нөмірлері				Нұсқа	Есептердің нөмірлері
I	1	16	31	46	IX	9	24	39	54
II	2	17	32	47	X	10	25	40	55
III	3	18	33	48	XI	11	26	41	56
IV	4	19	34	49	XII	12	27	42	57
V	5	20	35	50	XIII	13	28	43	58
VI	6	21	36	51	XIV	14	29	44	59
VII	7	22	37	52	XV	15	30	45	60
VIII	8	23	38	53

1. Гармоникалық тербеліс жасап тұрған материалды нүктенің жылдамдығы мынадай V(t)= -6sin2πt теңдеуімен берілген. Осы нүкте ығысуының уақытқа байланыстылығын өрнектеңіз.

2. Ұзындығы 50 см математикалық маятник ұшақтың кабинасына ілінген. Маятниктің тербеліс периодын анықтаңыз, егер ұшақ 1) бір қалыпта; 2) 2,5 м/с² үдеумен горизанталь қозғалса.

3. Гармоникалық тербелісінің жиілігі 2 Гц тең материалдық нүкте t=0 уақытта координатасы х_о=6 см анықталатын орынды V_o= 14 cм/c жылдамдықпен өтеді. Тербелістің амплитудасын анықтаңыз.

4. Жиілігі 1Гц гармоникалық тербеліс жасап тұрған материалдық нүкте, уақыт t=0 болған кезде, жылдамдығы 15 см/с , координатасы х_о=5см жағдайда болады. Тербеліс амплитудасын анықтаңыз.

5. Тербеліс амплитудасы 3 см және периоды 4с гармоникалық тербеліс жасайтын нүктенің жылдамдығы мен үдеуінің ең үлкен мәндерін анықтаңыз.

6. Периодтары бірдей 8 с- қа тең амплитудалары 2см –ге тең, екі бірдей бағытталған гармоникалық тербелістердің фазаларының айырмасы тең. Осы екі тербелістерді қосқанда шыққан қозғалыстың теңдеуін жазыңыз. Екеуінің бірінің бастапқы фазасы нольге тең.

7. Маятниктің тербелісінің логарифмдік өшу декременті 0,01 –ге тең. Маятниктің амплитудасы 3 есеге азайғанға дейінгі толық тербеліс санын табыңыз.

8. Болат жіптің меншікті тербеліс жиілігін табыңыз. Оның ұзындығы 50см, диаметрі 1мм, керілу күші 01Н, ал болаттың тығыздығы 7,8 г/см³.

9. Толық 10 тербелістен соң нүкте тербелісінің амплитудасы 10 см-ден 6 см-ге дейін азайды. Өшу коэффициенті 0,2. Нүктенің қозғалыс заңын алу керек.

10. Нүкте гармоникалық тербеліс жасайды. Тербеліс периоды 6 с, бастапқы фазасы нольге тең. Анықтау керек: нүкте орнының тепе-теңдік қалпынан қозғалыс басталғаннан кейін жарты амплитудаға дейін өзгеруіне кеткен уақытты.

11. Өшіп бара жатқан математикалық маятниктің амплитудасы 1 мин ішінде 3 есе кемиді. 4 мин ішінде оның амплитудасы қанша есеге кемиді.

12. Ұзындықтарының айырымы 16 см екі математикалық маятник бірдей уақытта біреуі 10 тербеліс, екіншісі 6 тербеліс жасайды. Маятниктердің ұзындықтарын анықтаңыз.

13. Өшіп бара жатқан маятниктің бастапқы амплитудасы А_о=3см. Ал t=10c болғанда А₁ =1см. Қанша уақыттан соң тербеліс амплитудасы А₂ =0,3 см тең болады?

14. Массасы 12 г дене 3,14 с^-1 жиілікпен өшетін тербеліс жасайды. Сонда ол 60 с ішінде өзінің толық механикалық энергиясының 0,9 бөлігін жоғалтады. Табу керек: 1) өшу коэффициентін; 2) ортаның кедергі коэффициентін; 3) тербелмелі жүйенің қоштаушылығын (добротность).

15. Мәжбүрлеуші күштің 100 Гц және 150 Гц жиіліктерінде еріксіз тербелістердің жылдамдық амплитудалары өзара тең болады. Ығысудың резонансына сәйкес жиілікті табу керек. Мәжбүрлеуші күш гармоникалық заңмен өзгереді.

16. Массасы 0,1 кг дене еріксіз түзу сызықты тербеліс жасайды. Мәжбүрлеуші күштің амплитудалық мәні 1,5 Н, өшу коэффициенті 0,5с^-1. Дененің жылдамдық амплитудасының ең үлкен мәнін анықтау керек.

17. Толқын ұзындығы 0,17 м, тербеліс жиілігі 2 кГц ауадағы серпімді толқынның таралу жылдамдығын табу керек.

18. Х осінің бойымен ұзындығы λ жазық гармоникалық толқын таралады. Фазалар айырымы 90 градус екі нүктенің арақашықтығын анықтау керек.

19. Ығысу модулі 24 ГПа алюминийдегі серпімді көлденең толқынның таралу жылдамдығын анықтау керек.

20. Юнг модулі 69 ГПа алюминиде серпімді бойлық толқын қандай жылдамдықпен тарайды?

21. Тұрғын толқынның бірінші және бесінші нүктелерінің ара қашықтығы 0,32 м болса, онда оның толқын ұзындығы қандай?

22. Ұзындығы 1 м мыс шыбық ортасынан бекітілген. Юнг модулін 100 ГПа деп алып шыбықтың меншікті бойлық тербелісінің жиілігін табу керек.

23. Ұзындығы 0,85 м, бір ұшы ашық ауа түтігінде 340 м/с жылдамдықпен таралған ауа серпімді толқынның негізгі тонының жиілігін анықтау керек.

24. Бір түзудің бойымен бағытталған, амплитудалары мен периодтары бірдей екі гармоникалық тербеліс амплитудасы сондай бір тербеліске қосылады. Қосылатын тербелістердің фазалар айырымын анықтау керек.

25.Нүктенің қозғалысы х=10 sin2t cм және у= 5sin(2t+1,57) теңдеулерімен берілген. Траектория теңдеуін және нүктенің t=0,5 c уақыт мезетіндегі жылдамдығын табу керек.

26.Толқын серпімді ортада 100 м/с жылдамдықпен таралады. Ортаның қарама-қарсы фазада тербелетін нүктелерінің ең жақын арақашықтығы 1 м. Толқынның жиілігін анықтау керек.

27. Металл шыбықтағы бойлық серпімді тербелістердің таралу жылдамдығы 5500 м/с. Шыбық материалының Юнг модулі 7,95∙10 ¹⁰ Па. Металл тығыздығын анықтау керек.

28. Екі ұшы ашық ұзындығы 0,85 м түтіктегі ауада 340 м/с жылдамдықпен таралған серпімді толқынның негізгі тонын анықтау керек.

29. Тығыздығы ρ серпімді ортада Х осін бойлай тараған у=A cos (ωt –kx) толқын үшін энергия ағынының тығыздық векторына арналған өрнекті алу керек.

30. Толқын серпімді ортада V=150м/с жылдамдықпен тарайды. Ортаның қарама-қарсы фазада тербелісі ең жақын нүктелерінің арақашықтығы 0,75 м тең болса, онда тербеліс жиілігі қандай?

31. Сиымдылығы 1 мкф конденсатор және актив кедергісі 0,1, индуктивтігі 1мГн катушка синусоидалық кернеу көзіне параллель жалғанды. Резонанстық жиілікті табу керек.

32. Тербелмелі контурдың сиымдылығы 1,1 нФ және индуктивтігі 5 мГн. Контурдың өшуінің логарифмдік декременті 0,005. Контур энергиясының 99 %-ы өшу салдарынан қанша уақытта кемиді?

33. Актив кедергісі 0,56 Ом контурда тоқ күшінің амплитудасы 50 мА гармоникалық өшпейтін тербеліс сүйемелденеді. Контур тұтынатын қуатты анықтау керек.

34. Тербелмелі контур параметрлерінің мәндері: С=3,2 нФ, L=9,6 мкГн, R=0,66 Ом. Конденсаторында кернеу амплитудасы 12 В өшпейтін гармоникалық тербелісті ұстап тұру үшін контур қандай қуат тұтынуы тиіс?

35. Актив кедергісі 12 Ом катушка жиілігі 50 Гц желіге қосылған. Кернеу мен тоқ күші арасындағы фаза ығысуы 60^о болса, катушка индуктивтігі қандай?

36. Сиымдылығы 0,15 мкФ конденсатор генератордың қысқыштарына қосылған. Қысқыштардағы амплитудалық кернеуді анықтаңыз. Ток күшінің амплитудалық мәні 3,3 А, ал тоқтың жиілігі 5 кГц.

37. Тербелмелі контур сиымдылығы 2,22∙10⁹ Ф конденсатордан және диаметрі 0,5 мм мыс сымнан бір қабат етіп оралған (өзексіз) катушкадан тұрады. Катушканың ұзындығы 20 см, катушканың диаметрі 0,5 см. Тербелістің өшуінің логарифмдік декрементін табыңыз.

38. Tербелмелі контурдағы конденсатор астарларының арасындағы кернеу уақытқа байланысты мына заң бойынша өзгереді: U= 30cos10³πt(B). Конденсатор сиымдылығы С=3∙10⁵πф. Табыңыздар: а) тербеліс периодын; б) контурдың индуктивтілігін; в) контурдағы токтың өзгеріс заңын.

39. Тербелмелі контур сиымдылығы 0,5 нФ конденсатордан және индуктивтілігі 0,4 мГн катушкадан тұрады. Контур шығаратын сәуленің толқын ұзындығын анықта?

40. Ұзындығы 15 см көлденең қимасының ауданы 1см² соленоидтан және пластиналарының ауданы 6см² және ара қашықтары 0,1 см жазық конденсатордан тұратын контурдың меншікті жиілігін табыңыз. Соленоидтың орам саны 1000.

41. Сиымдылығы 0,5мкФ зарядталған конденсаторға индуктивтілігі 5 мГн катушка қосылған. Катушканы қосқаннан кейін қанша уақыт өткенде конденсаттордың электр өрісінің энергиясы катушканың магнит өрісінің энергиясына тең болады? Катушканы актив кедергісі ескерілмесін.

42. Жиілігі 50Гц айнымалы ток тізбегіне ұзындығы 50 см, көлденең қимасының ауданы 10см² және 3000 орамнан тұратын катушка қосылған катушканың актив кедергісін анықтаңыз. Кернеу мен тоқтың арасындағы фаза ығысуы 60^о.

43. Тербелмелі контур сиымдылығы 2 мкФ конденсатордан және индуктивтігі 100 мГн, актив кедергісі 100 Ом катушкадан тұрады. Өшудің логарифмдік декрементін анықтау керек.

44. Жиілігі 50 мГц электромагниттік толқынның трансформатор майындағы (диэлектрлік өтімділігі 2,2 және магниттік өтімділігі 1,0) толқын ұзындығын анықтау керек.

45. Вакуумдағы толқын ұзындығы 240 м электромагниттік толқын шығаратын контурдағы тербелістің периоды қандай?

46. Жиілігі 100 МГц электромагниттік толқынның бензолдағы толқын ұзындығы 2м. Бензолдың диэлектрлік өтімділігі неге тең? Магниттік өтімділігі 1.

47. Жиілігі 100 МГц электромагниттік толқын вакуумнан сыну көрсеткіші 2,45 магниттік емес ортаға өтеді. Толқын ұзындығының ортадағы өзгерісі қандай?

48. Жиілігі 59 МГц электромагниттік толқын сыну көрсеткіші 5,1 магниттік емес ортада тарайды. Ортадағы толқын ұзындығын табу керек.

49. Қимасы дөңгелек түзу өткізгіш арқылы I ток өтеді. Кедергісі R берілген өткізгіш бөлігінің бүйір беті арқылы өтетін Поинтинг векторының ағынын табу керек.

50. Ауасыз кеңістікте х осінің бойымен жазық электромагнитті толқын тарайды. Толқынның электр өрісі кернеулігінің амплитудасы 18,8 В/м. Толқынның интенсивтігін анықтау керек.

51. Электрлік өтімділігі =3 магниттік емес ортадан жиілігі 4 МГц электромагнитті толқын вакуумге өтеді. Оның толқын ұзындығының өзгерісін анықта.

52. Ұзын түзу соленоид арқылы өтетін тоқ артқанда ондағы магнит өрісі энергиясының өсу жылдамдығы соленоидтың бүйір беті арқылы өтетін Поинтинг векторының ағынына тең болатындығы дәлелдеу керек.

53. 0,1 нм амплитудамен және 6,5∙10¹⁴ с^-1 жиілікпен гармоникалық тербеліс жасаған электрон шығарған сәуленің орташа қуатын табу керек.

54. Вакуумда х осінің бағытында магнит өрісінің амплитудасы 1мА/м жазық электромагниттік толқын тарайды. Толқынның электр өрісі кернеулігінің амплитудасы қандай?

55. Вакуумда х осінің бағытында тараған жазық электромагниттік толқын толық жұтылатын дене бетіне тік түседі. Толқынның электр өрісі кернеулігінің амплитудасы 2 В/м. Толқынның денеге түсіретін қысымын табу керек.

56. Магнит өрісі кернеулігінің амплитудасы 5мА/м жазық электромагниттік толқын х осінің бойымен тарайды. Толқынның интенсивтігін анықтау керек.

57. Жартытолқындық антенна шығарған сәуленің негізгі жиілігін және гармоникалық жиілігін анықтау керек.

58. Ұзындығы 0,5м жартытолқындық антенна этил спиртіне батырылған. Ыдыстан ауаға шыққан электромагниттік толқынның ұзындығы қандай?

59. Жартытолқындық антеннадағы тоқ күші оның барлық нүктесінде бірдей 0,5А. Шыққан сәуле қуаты қандай? Бұл вибратор қандай актив кедергіге пара-пар?

60. Толқын ұзындығы 25 электромагниттік толқын арқылы жиілігі 2 кГц – тен артпайтын дыбыс сигналдарын бұзылуы барынша аз етіп жіберуге болады. Толқын шығаратын контур параметрлерін анықтау керек.

№2 тапсырма. Оптика

2-кесте

Нұс-қа	Есептердің нөмірлері				Нұс-қа	Есептердің нөмірлері
I	61	76	91	106	IX	69	84	99	114
II	62	77	92	107	X	70	85	100	115
III	63	78	93	108	XI	71	86	101	116
IV	64	79	94	109	XII	72	87	102	117
V	65	80	95	110	XIII	73	88	103	118
VI	66	81	96	111	XIV	74	89	104	119
VII	67	82	97	112	XV	75	90	105	120
VIII	68	83	98	113

61. Толқын ұзындығы λ= 500 нм монохромат жарық жұқа қабыршыққа тік түседі. Шағылған жарық интерференция салдарынан барынша күшейген. Қабыршық материалының сыну көрсеткішін n=1,4 деп алып, қабыршықтың ең аз қалыңдығын /d_min/ анықтау керек.

62. Юнг тәжірибесіңдегі саңлаудан экранға дейінгі арақашықтық L=1 м. Ұзындығы 1 см кесіндіге қараңғы интерференциялық жолақтың N=10 сызығы сияды. Жарықтың толқын ұзындығын λ = 0,7 мкм деп алып, саңлаулардың арақашықтығын анықтау керек.

63. Шыны пластина үстіне дөңес жағы төмен қаратылып жазық дөңес линза қойылған. Жоғарыдан линзаға толқын ұзындығы λ= 500 нм монохромат жарық түседі. Шағылған жарықтан байқалатын төртінші ретті қараңғы Ньютон сақинасының радиусы r₄=2 мм болса, онда линзаның радиусы қандай болғаны?

64. Қалыңдығы d=1,5 мкм жұқа глицерин қабыршығының бетіне ақ жарық тік түседі. Интерференция салдарынан әлсірейтін, спектрдің көрінетін учаскесіндегі (0,4≤ λ≤0,8 мкм) сәулелердің толқын ұзындығын анықгау керек.

65. Шыны пластинаның беті сыну көрсеткіші n=1,3 болатын мөлдір затпен қапталған. Пластинаға толқын ұзындығы λ= 640 нм монохромат жарықтың параллель шоғы тік түседі. Шағылған шоқгың жарқырауы мейлінше аз болу үшін мөлдір зат қабатының ең аз қалыңдығы қандай болу керек?

66. Шыныдан жасалған жұқа сынаға толқын ұзындығы λ= 500 нм параллель жарық шоғы тік түседі. Шағылған жарықта байқалатын көршілес қараңғы интерференциялық жолақтардың арақашықтығы b=0,5 мм. Сына беттерінің арасындағы бұрышты анықтау керек. Сынаның сыну көрсеткіші -n=1,6.

67. Фокус аралық қашықтығы f=1 м жазық дөңес линза дөңес жағымен шыны пластина үстіне қойылған. Шағылған жарықга байқалатын бесінші ретті Ньютон сақинасының радиусы г₅=1,1 мм. Жарық толқынның ұзындығын анықтау.

68. Екі параллель жазық пластинаның жанасу шекарасынан b=10 см қашықтықта орналасқан диаметрі d=0,01 мм сымнан ауа сынасы пайда болады. Пластиналарға монохромат жарық (λ= 0,6 мкм) тік түседі. Шағылған жарықта байқалатын интерференциялық жолақтың енін анықтау керек.

69. Ньютон сақиналарын бақылауға арналған қондырғы тік түсетін монохромат жарықпен /λ= 590 нм/ жарықталынады. Линзаның қисықтық радиусы 5 см. Шағылған жарықпен алынған төртінші ретті сақинаның радиусы 2мм болса, онда линзаның радиусы қандай болғаны?

70. Толқын ұзындығы 500нм жасыл жарық ені 8мкм саңлауға түседі. Бірінші және екінші минимумдар қандай бұрышпен бақыланады?

71. Беттің тегістік сапасын Линик микрометрімен тексер-генде бетте интерференциялық жолақтарды 2,3 жолаққа ығыс-тыратын сызат бары анықталған. Бақылау толқын ұзындығы 530 нм жасыл жарықпен жүргізілген. сызат тереңдігі қандай?

72. Майкельсон интерферрометріндегі айнаны орын ауыстыру кезінде интерференциялық бейне 5460 ангстермге ығысқан. Айна қаншаға орын ауыстырған?

73. Толқын ұзындығы 0,6 мкм жазық жарық толқыны диаметрі 1см дөңгелек саңлауы бар диафрагмаға тік түседі. Егер саңлау үш Френель зонасын ашатын болса, онда бақылау нүктесінен саңлауға дейінгі ара қашықтық қандай болғаны?

74. Дифракциялық бейне нүктелік монохроматтың жарық көзінеен 1 м ара қашықтықта бақыланады. Жарық көзімен экран ортасында дөңгелек саңлауы бар экран оранласқан. Экрандағы дифрагциялық бейненің центрі барынша қараңғы болатын саңлау радиусін анықтау керек. Жарықтың толқын ұзындығы λ=5 мкм

75. Периоды 0,020 мм торды периоды 0,010 мм тормен алмастырғанда дифракциялық спектр бейнесі қалай өзгереді?

76. Периоды d=4∙10^-4 см дифракциялық торға монох-роматты жарық толқыны тік түседі. Егер екінші және үшінші ретті спектрлердің арасындағы бұрыш α=2^о 30^' болса, онда толқын ұзындығы қандай? Ауытқу бұрышы өте аз деп есептелсін.

77. Дифракциялық тордың 1 мм-не келетін штрихтерінің санын анықтаңыз. ауытқу 5 ретті толқын ұзындығы 0,5 мкм монохроматтық жарық сәйкес келеді.

78. Толқын ұзындығы λ=2∙10^-4 см-ге дейінгі инфрақызыл сәулені талдау қабілеті бар, дифракциялық тұрақтысын анықтаңыз. Сәуле торға тік түседі.

79. Төртінші зонасының радиусі 3 мм Френелдің жазық толқындық фронт үшін тоғызыншы зонасының радиусін табу.

80. Толқын ұзындығы 589 нм натридің сары сызығы үшін спектрдің ең үлкен реті неге тең? Дифракциялық тор тұрақтысы -0,002 мм.

81.Толқын ұзындығы 535 нм жарық дифракциялық торға тік түседі. Фраунгофер максимумдарының біріне 35^о дифракция бұрышы және спектрдің ең үлкен беске тең реті сәйкес келеді. Тор периоды неге тең?

82. Жарық ені 20 мм дифракциялық торға тік түседі. Дифракцияның қандай да бір бұрышынды екі спектрлік сызық 475,2 нм және 474,8 нм ажырату шегінде болып шықты (Рэлей критериі бойынша). Ол бұрыш неге тең?

83. Жарық көзінен зоналық пластинкаға дейінгі арақашықтық 10 м, пластинкадан бақылау нүктесіне дейінде 10 м. Толқын ұзындық 450 нм . Френелдің төртінші зонасының радиусін табу керек.

84. Ас тұзы кристалының жағына рентген сәулелерінің (толқын ұзындығы 0,147 нм) паралель шоғы түседі. Сәулелер кристалл бетіне 31^о 30^' бұрышпен түскенде екінші ретті дифракциялық маскимум байқалса, онда кристалдың атомдық жазықтықтарының арақашықтығы қандай?

85. Қалыңдығы d=2 мм кварц пластинаны параллель николь призмаларының арасына орналастырғанда монохромат жарықтың поляризация жазықтығы α=53°-қа бұрылады. Поляриметрдің көру өрісі шырттай қараңғы болу үшін пластинаның ең аз қалыңдығы /d_min/ қандай болу керек.

86. Параллель жарық шоғы глицериннен шыныға өтеді. Екі ортаның шекарасынан шағылған жарық толық поляризацияланады деп есептеп, түскен жарық шоғы мен сынған жарық шоғының арасындағы бұрышты анықгау керек.

87. Айқастырыла қойылған Николь призмаларының арасына кварц пластинасы орналастырылады. Призмалар арасындағы көру өрісі мейлінше күшті жарықталыну үшін кварц пластинасының ең аз қалыңдығы /d_min/ қандай болу керек? Кварцтың бұру тұрақгысы α_о =27 град/мм-ге тең.

88. Ұзындығы 20 см түтік ішіндегі концентрациясы С₁=10% қант ерітіңдісі арқылы өткен жарықтың поляризация жазықтығы α₁ =13,3^о-қа бұрылады. Ұзыңдығы 15 см түтіктегі қант ерітіндісі арқылы өткен жарықтың поляризация жазықтығы α₂=5,2°-қа бұрылады. Екінші ерітіндінің концентрациясын /С₂/ анықтау керек.

89. Жарық шоғы жарық өткізетін жазықтықтарының арасындағы бұрыш φ=40°-қа тең болатын екі Николь призмасы арқылы өтеді. Әр призманың жұту коэффициентін к=0,15 деп алып, екінші призмадан шыққан жарық шоғының бірінші призмаға түсетін жарық шоғымен салыстырғанда неше есе бәсеңдегенін анықтау керек.

90. Сәуле шыны бетіне 60° бұрышпен түседі. Шағылған сәуле толық поляризацияланған. Сәуленің сыну бұрышы неге тең?

91. Поляроидтардың жарық өткізетін жазықтары арасыңдағы бұрыш 50°. Осындай жүйе арқылы өткен табиғи жарық n=8 есе әлсірейді. Жарықтың поляроидтарда жұтылу коэффициентін к анықтау керек. Жарықтың шағылуы ескерілмесін.

92. Ыдыс ішіндегі глицерин арқылы өткен жарық шоғы ыдыс түбінен шағылады. Шағылған жарық шоғы толық поляризацияланады. Жарық шоғының түсу бұрышы неге тең?

93. Жазық монохромат жарық толқыны 10 мм жол жүргенде оның интенсивтігі 1%-ға, ал 4,6 мм жол жүргенде 99%-ға кемісе, ортаның жұту коэффициенті неге тең?

94. Толқын ұзындығы 509 нм жарық үшін поляризация жазықтығын бұру бұрышы 180^о кварц пластикасының қалыңдығы қандай?

95. Сыну көрсеткіші 1,50 ортада 0,23 МэВ кинетикалық энергиямен қозғалған электрондар өзінің қозғалысымен қандай бұрышпен Черенковтық сәуле шығарады?

96. Ең аз кинетикалық энергия 29,6 МэВ мю-мезондар қандай да қандай да бір ортада қозғалғанда Черенковтық сәуле шығарады. Ортаның сыну көрсеткіші қандай?

97. Егер радиациялық пирометр Т_рад=2,5 кК температураны көрсетсе, онда қызған вольфрам таспаның шын температурасы қандай? Вольфрамның жұту қабілеті сәуле жиілігіне тәуелсіз деп алынсын. Ал оның саңцық мәні α_і=0,35-ке тең.

98. Қара түсті дененің температурасы Т₁ =500 К. Қыздыру салдарынан дененің сәуле шығару ағыны n=5 есе артса, онда дене қаңдай температураға /Т₂/ дейін қызған?

99. Шымқай қара түсті дененің температурасы Т=2 кК. Сәуле энергиясының ең үлкен мәніне сәйкес келетін толқын ұзындығын және энергетикалық сәуле шығарудың спектрлік тығыздығын анықтау керек.

100. Шымқай қара түсті дененің температурасын және энергетикалық сәуле шығарғыштығын /R_e/ анықтау керек. Сәуле шығару энергиясының ең үлкен мәніне сәйкес келетін жарық толқынының ұзындығы 600 нм.

101. Пештің бақылап қарауға арналған кішкене терезесінен шығатын жарық ағыны Ф_е=4кДж/мин. Кішкене терезесінің ауданын S=8 см² деп алып, пештің температурасын /Т/ анықтау керек.

102. Шымқай қара түсті дене шығаратын сәуле ағыны Ф=10 кВт. Сәуле энергиясының ең үлкен мәні сәйкес келетін жарық толқынының ұзындығы λ_m=0,8 мкм. Сәуле шығаратын беттің ауданын анықтау керек.

103. Шымқай қара дене шығаратын сәуле энергиясының ең үлкен мәні көрінетін спектрдің қызыл шекарасынан /λ_m1=780 нм/ күлгін шекарасына / λ_{m 2}=390 нм/ ауысады. Оған байланысты сәуле ағыны қалай өзгеретінін және неше есе өзгеретінін анықтау керек.

104. Радиациялық пирометрмен өлшенген сұр дененің температурасы Т_рад=1,4 кК, ал дененің нақ температурасы Т=3,2 кК. Дененің сәуле жұтқыштық қабілетін /а_т/ анықтау керек.

105. Ауданы 100 см² бетке әр минут сайын 63 Дж жарық энергиясы түседі. Бет жарық сәулелерін толық шағылдырған және толық жұтқан жағдайларда оған қандай қысымдар түседі?

106. Интенсивтігі 0,20 Вт/см² жазық жарық толқыны шағылдыру коэффициенті 0,8 айналық бетке 5^о бұрышпен түседі. Бетке түсетін нормаль қысым қандай?

107. Р=1 кВт қуат тұтынатын муфель пешінде ауданы S=100 см² саңлау бар. Пештің ішкі бетінің температурасы 1 кК болса, онда пеш қабырғасынан қуаттың қандай бөлігі сейіліп кетеді?

108. Жер бетінің сәуле шығару энергиясы - R=0,54 Дж/(см²мин). Жерді қара түстілік коэффициенті α_г=0,25-ке тең сұр дене деп алып, оның бетінің температурасын (Т) анықтау керек.

109. Фотондардың монохромат шоғының S = 2 см² аудан аркылы t= 0,5 мин ішінде ауыстыратын қозғалыс мөлшері ρ_ф = 3-10-⁴ г-см/сек-қа тең. Осы фотондар шоғы үшін бірлік уақыт ішіндегі бірлік ауданға түсетін энергияны табу керек.

110. Кейбір металл үшін фотоэффектінің қызыл шегі 2750^о А-ге тең. Фотоэффекті туғызатын фотон энергиясының минимал шамасы неге тең?

111. Кейбір металл үшін фотоэффектінің қызыл шегі 2750^о А-ге тең. Мыналарды: 1) электронның осы металда шығу жұмысын, 2) толқын ұзындығы 1800 А жарықтың металдан жұлып шығаратын электрондарының максимал жылдамдығын, 3) осы электрондардың максимал кинетикалық энергиясын табу керек.

112. 3 В-та кері потенциалмен толығымен кідіртілетін электрондарды металдың бетінен жұлып алатын жарықтың жиілігін табу керек. Осы металдың фотоэффектісі түсетін жарықтың жиілігі 6∙10¹⁴ сек^-1 болғанда басталады. Электронның осы металдан шығу жұмысын табу керек.

113. Платинадан жасалған беттен фотоэффекті кезінде кідіруші потенциалдың шамасы 0,86-ке тең болды. Мыналарды: 1) сәуле түсіруге колданылған толқынның ұзындығын, 2) әлі де болса фотоэффекті жасауы мүмкін толқынның максимал ұзындығын табу керек

114. Энергиясы ==4,9 эВ жарық кванты фотоэлектрондарды металдан А=4,5 эВ шығу жұмысымен жұлып шығарады. Әрбір электронның ұшып шыққан кезіндегі металдың бетіне берілетін максимал импульсты табу керек.

115. Жиілігі 2,2- 10¹⁵ сек^-1 жарықтың кейбір металдың бетінен жұлып алатын фотоэлектрондар толығымен 6,6 В потенциалмен, ал жиілігі 4,6- 10¹⁵ сек^-1 жарықпен жұлып алатын -16,5 В потенциалмен кідіртіледі деп алып, Планк тұрақтысын табу керек.

116. Монохромат сәуле шоғы (λ= 4900А) берілген бетке қалыпты түседі де, оған 5∙10^-7 кГ/м²-ге тең қысым жасайды. Осы беттің бірлік ауданына секунд сайын қанша жарық кванты түседі? Жарықтың шағылу коэффициенті р = 0,25.

117. Егер рентген сәуле шығаруда 60° бұрышта графитпен комптондық шашырау кезінде шашыраған сәуленің толқын ұзындығы 2,54∙10^-9 см-ге тең болса, онда рентген сәуле шығарудағы толқынның ұзындығы қандай болғаны?

118. Толқын ұзындығы λо = 0,2 Å рентген сәулелері 90° бұрышпен комптондық шашыратуға сыналады. Мыналарды: 1) шашырау кезіндегі рентген сәулелерінің толқын ұзындығының өзгерісін, 2) қайта тебу электрон энергиясын, 3) қайта тебу электрон қозғалыс мөлшерін табу керек.

119. Комптон құбылысындағы құлаған фотонның энергиясы шашыраған фотон мен электронның тебу араларында бірдей болып бөлінеді. Шашырау бұрышы - ге тең. Шашыраған фотонның энергиясы мен қозғалыс мөлшерін табу керек.

120. Рентген сәулелерінің энергиясы 0,6 МэВ-ке тең. Рентген сәулелерінің, комптондық шашыраудан кейінгі толқын ұзындығы 20% -ке өзгерді деп қайта тебу электронның энергиясын табу керек.

№3 тапсырма. Атомдық және ядролық физика

3-кесте

Нұс қа	Есептердің нөмірлері				Нұс-қа	Есептердің нөмірлері
I	121	136	151	166	IX	129	144	159	174
II	122	137	152	167	X	130	145	160	175
III	123	138	153	168	XI	131	146	161	176
IV	124	139	154	169	XII	132	147	162	177
V	125	140	155	170	XIII	133	148	163	178
VI	126	141	156	171	XIV	134	149	164	179
VII	127	142	157	172	XV	135	150	165	180
VIII	128	143	158	173

121. Спектрдің көрінетін облысындағы сутегінің спектрлік сызығының ең кіші және ең үлкен толқын ұзындықтарын табу керек.

122. Сутегі спектрінің ультракүлгін сериясындағы ең үлкен толқын ұзындығын табу керек. 2) Электрондардың соққылауы арқылы сутегі атомын қоздырғанда осы айтылған сызық пайда болу үшін электронның ең кіші жылдамдығы қандай болу керек?

123. Электрондардың соққылауымен сутегі қоздырған уақытта сутегі спектрінің тек бір ғана спектрлік сызығы болу үшін, сол атқылайтын электрондардың энергиясы қандай шекте жату керек?

124. Электрондардың соққылауымеи сутегі атомын қоздырған кезде сутегі спектрінің үш спектрлік сызығы болуы үшін электрондардың (электрон-вольт есебімен) ең кіші энергиясы қандай болу керек?

125.Тыныш тұрған сутегі атомындағы электрон 5-ші энергетикалық деңгейден негізгі күйге көшті. Фотон шығу есебінен атом қандай жылдамдық алды? Тебілу энергиясы қандай?

126. Монохромат жарықтың квантымен сутегі атомын қоздырғанда үш спектрлік сызық пайда болу үшін, осы жарықтың толқын ұзындықтары қандай шекте жату керек?

127. Толқын ұзындығы λ=4860 Å фотон атомымен сәуле шығару кезінде сутегі атомындағы электронның кинетикалық энергиясы каншалық өзгеретін болады?

128. Монохромат жарықтың квантымен сутегі атомын қоздырғанда электронның орбитасының радиусы 9 есе үлкею үшін, осы жарықтың толқын ұзындығы қандай шекте жату керек?

129. Бор теориясына сүйеніп сутегі атомы үшін екінші стационар орбитаның радиусын және осы орбитадағы электронның жылдамдығын есептеу керек.

130. Бор теориясына сүйеніп, екінші бас кванттық санмен анықталатын қозған күйдегі сутегі атомындағы электронның айналу периодын анықгау керек.

131. Жиілігі 6,28∙10¹⁴ Гц фотон шығарған сутегі атомындағы электрон энергиясының өзгерісін анықтау керек.

132. Қозбаған күйге көшкен сутегі атомы толқын ұзындығы λ= 97,5 нм фотон шығарса, онда сол атомдағы электронның айналу периоды /Т/ қандай болғаны?

133. Толқын ұзындығы λ=435 нм фотон шығарған сутегі атомындағы электронның кинетикалық энергиясы қандай шамаға өзгереді?

134. Монохроматты жарық квантымен қоздырылған сутегі атомындағы электрон орбитасының радиусы 16 есе артса, онда ол жарықгың толқын ұзындығы қандай аралықта /Δλ/ жатқаны?

135.Бір зарядты литий ионындағы электрон төртінші энергиялық деңгейден екінші энергиялық деңгейге көшкен. Литий ионы шығарған жарықгың толқын ұзындығын анықтау керек.

136. Сутегі атомындағы электрон үшінші энергиялық деңгейде орналасқан. Электронның кинетикалық энергиясын /Т/ потенциалық энергиясын /П/ және толық энергиясын /Е/ анықтап, жауабын электрон-вольтпен өрнектеу керек.

137.Фотон негізгі күйдегі сутегі атомынан кинетикалық энергиясы Т=10 эВ электрон ыршытып шығарады. Фотон энергиясын /Е/ анықтау крек.

138. Мыналар үшін: 1) ұшу жылдамдығы 10⁸ см/сек-ке тең электрон; 2) 300° К температурадағы, орташа квадраттық жылдамдыққа тең жылдамдықпен қозғалатын сутегі атомы; 3) 1 см/сек жылдамдықпен қозғалатын массасы 1 г шарик үшін де Бройльдық толқын ұзындығын табу керек.

139. 200 В потенциал айырмасымен үдетілген зарядталған бөлшектің де Бройльдық толқын ұзындығы 0,0202 Å-ге тең. Оның зарядының сан мәні электронның зарядына тең болады деп, осы бөлшектің массасын табу керек.

140. Электронның υ жылдамдығына байланысты алынған де Бройльдың толқын ұзындықтарының мәндерінің мынадай жылдамдықтары үшін: 1) 2∙10⁸ м/сек,

2) 2,2 - 10⁸ м/сек, 3) 2,4∙1,0⁸ м/сек, 4) 2,6∙10⁸ м/сек, 5) 2,8∙10⁸ м/сек кестесін құрыңыздар.

141. α-бөлшек радиусы 0,83 см шеңбер бойымен біртекті магнит өрісінде қозғалады. Өрістің кернеулігі 250 э-ке тең. Осы α-бөлшек үшін де Бройльдың толқын ұзындығын табу керек.

142. 20^о температура кезіндегі неғұрлым ықтимал жылдамдықпен қозғалатын сутегі атомы үшін Бройльдың толқын ұзындығын табу керек.

143. Сутегі атомындағы бірінші бор орбитасымен қозғалатын электрон үшін де Бройльдың толқын ұзындығын табу керек.

144. Мыналарды: 1) бір рет ионданған гелий үшін бірінші бор электрондық орбитасының радиусын, 2) сол орбитадағы электронның жылдамдығын табу керек.

145. Мыналарды: 1) бір рет ионданған гелийдің және 2) екі рет ионданған литийдің бірінші қоздыру потенциалдарын табу керек.

146. Мыналарды: 1) бір рет ионданған гелийдің және 2) екі рет ионданған литийдің иондану потенциалын табу керек.

147. Бір рет ионданған гелий атомындағы электронның екінші бор орбитадан бірінші орбитаға ауысып шығуына сәйкес келетін фотонның толқын ұзындығын табу керек.

148. Электрон, 4,9 В потенциал айырмасынан өткеннен кейін сынап атомымен соғылысады да оны бірінші қоздыру күйіне келтіреді. Сынап атомының қалыпты күйіне келуіне сәйкес келетін фотонның толқын ұзындығы қандай болады?

149. Сутегі атомын қоздыратын бірінші потенциалды анықтаңыздар.

150. 1) Электрондардың соққылауымен сутегі атомын қоздырған уақытта сутегі спектрінің барлық серияларының барлық сызықтары пайда болу үшін, осы электрондардың (электрон- вольт есебімен) ең кіші энергиясы қандай болу керек? 2) Осы электрондардың ең кіші жылдамдығы қандай болады?

151. Электрондардың соққылауымен сутегі атомын қоздырған уақытта сутегі спектрінің тек бір ғана спектрлік сызығы болу үшін, сол атқылайтын электрондардың энергиясы қандай шекте жату керек?

152. Егер сутегі атомының негізгі күйінде тұрған электронды, энергиясы 12,09 эВ фотонмен қоздырса, онда электрон орбитасының радиусы неше есе артады?

153. Анықталмағандық қатынасын пайдаланып ең аз энергиясы Е_min=10 эВ-қа тең электрон орналасқан бір өлшемді потенциялық шұңқырдың енін /ℓ / бағалау керек.

154. Альфа-бөлшегі бір өлшемді тікбұрышты, терең потенциялық жәшікке орналасқан. Альфа-бөлшектің ең аз энергиясын Е_min=8 МэВ деп алып, анықталмағандық қатынасы бойынша жәшіктің енін / ℓ/ бағалау керек.

155. Қозған күйдегі атомның өмір сүру уақыты Δt = 10^-8 с. Қалыпты күйге көшкен атом орташа толқын ұзындығы λ= 600 нм фотон шығарады. Шығарылған спектрлік сызықтардың енін /Δ λ / бағалау керек. Спектрдің ені басқа қандай да бір процестердің есебінен жалпаймайды.

156. Сутегі атомындағы электронның ең аз энергиясын жуықтап бағалау үшін электрондық орбита радиусының /г/ анықгалмағандығы /Δr/ мен сол орбитадағы электрон импульсінің /Р/ анықталмағандығының /ΔР/ сәйкесінше Δr≤ г және ΔР≤Р қатынастармен байланысқан. Осы байланыстарды және анықталмағандық қатынасын пайдаланып, сутегі атомындағы электронның ең аз энергиясына сәйкес келетін электрон орбитасы радиусының мәнін анықтау керек.

157. Электрондардың моноэнергиялық шоғы электрон-сәулелік түтікше экранының ортасындағы радиусы г=10^-3 см дақты жарықтандырады. Анықталмағандық қатынасын пайдаланып, түтікше осіне перпендикуляр бағыттағы электрон координатасының анықталмағандығы дақ өлшемінен неше есе аз екенін анықтау керек. Электрон-сәулелік түтікшенің ұзындығы ℓ=0,50 м, ал электронды үдетуші кернеу U=20кВ.

158. Қозған күйдегі атомның орташа өмір сүру уақыты t=10^-8с. Қалыпты күйге көшкен атом орташа толқын ұзындығы λ = 400 нм фотон шығарады. Атом шығарған спектрлік сызықтардың салыстырмалы енін /Δλ/ бағалау керек. Сызықтардың ені басқа қандай да бір процестер есебінен жалпаймайды.

159. Сутегі атомындағы электронның ең аз энергиясын жуықтап бағалау үшін электрон орбитасы радиусының /r/ анықталмағандығы /Δr/ және сол орбитадағы электрон импульсінің /Р/ анықталмағандығы /ΔР/ мына қатыстар бойынша байланысқан деп ұйғаруға болады: Δr≤r және ΔР≤Ρ . Осы қатыстарды, сондай-ақ анықталмағандық қатынасын пайдаланып сутегі атомындағы электронның ең аз энергиясын анықтау керек.

160. Бор теориясын пайдаланып, сутегі атомының бірінші жене екінші орбиталарындағы электрондар үшін: а) орбита радиустарының; б) электронның магнит моментінің механикалык моментіне қатынастарын анықтаңыз. Электронның толық энергиясы қай орбитада және неше есе көп?

161. Анықталмағандық қатынасына сүйене отырып, радиусы R=0,05 нм сфера ішінде қозғалған электронның ең аз кинетикалық энергиясын бағалау керек.

162. Анықталмағандық қатынасын пайдаланып электрон мен протонның жылдамдықтарын анықтауға байланысты кеткен ең аз қатені бағалау керек. Бұл бөлшектердің масса центрлерінің координаталары 1 мкм анықталмағандықпен өлшенген.

163.Сызықгың өлшемдері ℓ= 10^-13 см құрылымды зерттеуге пайдаланатын моноэнергиялық шоқтағы протонның кинетикалық энергиясын анықтау керек.

164.Электронның үдететін 510 кВ потенциалдар айырымын жүріп өткендегі релятивистік құбылысты ескеріп, де Бройль толқынының ұзындығын анықтаныз

165. Сутегі молекуласы Т = 300 К температурада жылулық қозғалысқа қатысады. Сутегі молекуласының координатындағы Δx анықталмағандықты есептеңіз.

166. Элекрон бір өлшемді, ені α =10^-9 м болатын, қабырғалары абсолют өткізбейтін, шексіз шұңқырда орналасқан. Электронның энергиясының ең аз мәнін анықтаңыз.

167. Сутегінің қозған атомының қозу энергиясы ε = 12,09 эВ болған жағдайдағы электронның орбиталық импульс моменті L₁- дің мүмкін деген мәндерін анықтаңыз.

168. Бөлшек негізгі күйде (п = 1) енінің ұзындығы L, қабырғасы абсолют өткізбейтін бір өлшемді потенциялық жәшікте орналасқан (0≤х≤L). Бөлшекпен 0<х<L/3 және L/3<х<2 L/3 аймағында болу ықтималдығын анықтаңыз.

169. Массасы т болатын микробөлшек терең потенциялық шұңқырда орналасқан W <U₀ аймағындағы бөлшектің толқындық функциясын және меншікті энергиясының спектрінің мәнін анықтаңыз. Есептеуде х >α болғанда U(x)=U_о, 0≤х≤α болғанда U(х) = 0 , ал x = 0 болғанда U(х)=0→ ∞ деп алынсын.

170. Бас кванттық сан п= 6 үшін орбиталық кванттық санның (ℓ) және магниттік кванттық санның (m_ℓ) мүмкін мәндерін жазыңыздар.

171. ℓ=1 және ℓ=0 күйлер арасындағы көшулер кезіндегі энергетикалық деңгейлер мен спектрлік сызықтардың жіктелуін кескіндейтін диаграмманы салу керек.

172. Сыртқы магнит өрісіне орналасқан атомның мүмкін болатын энергетикалық деңгейлерін көрсету керек атом электроны бас кванттық саны п= 6 күйде.

173. Тұтас рентген спектрінің қысқа толқындық шекарасы 0,5 нм. Спектрде ₁₃Аℓ- тің характеристикалық сәулесінің К- сызықтары байқала ма?

174. Рентген түтігіндегі кернеуді U₁=10кВ -тан U₂=20кв- қа дейін арттырғанда К₂ –сызығы мен қысқа толқындық шекара арасындағы толқын ұзындықтардың айырымы 3 есе артты. Түтіктің антикатоды элементінің реттік нөмірін анықтау керек.

175. Никельдің К₂- сызығы мен рентген спектрінің (тұтас) қысқа толқынды шекарасының толқындар ұзындықтарының айырымы Δλ=0,084 нм. Антикатод никель рентген түтігінің кернеуін анықтау керек.

176. Рентген түтігінің аноды платинадан жасалған деп алып, характеристикалық рентген спектрінің толқын ұзындығын анықтау керек.

177. Рентген сәулесін экрандаушы ретінде қалыңдығы 0,5см қорғасын пластинасы алынды. Оның жұту коэффициенті 52,5 см^-1. Осындай дәрежеде экрандау үшін жұту коэффициенті 0,765см^-1 алюминй пластинаның қалыңдығы қандай болуы керек?

178. Рентген түтігінің антикатодына ұшып келген электрондардың ең үлкен жылдамдығын анықтау керек. Рентген сәулелерінің спектріндегі ең қысқа толқын 1 нм.

179. Темірдің характеристикалық сәулесінің (₂₆Fe) мыстан жұлып шығарған (₂₉Cu) электрондарының ең үлкен жылдамдығы қандай?

180. 60 кВ кернеуде жұмыс істейтін түтікшеден алынған рентген сәулелерінің толқын ұзындығының ең аз мәні 20,7 нм. Осы мәліметтер бойынша Планк тұрақтысын анықтау керек.

№4 тапсырма. Ядролық физика 4-кесте

Нұсқа	Есептердің нөмірлері				Нұс қа	Есептердің нөмірлері
I	181	196	211	226	IX	189	204	219	234
II	182	197	212	227	X	190	205	220	235
III	183	198	213	228	XI	191	206	221	236
IV	184	199	214	229	XII	192	207	222	237
V	185	200	215	230	XIII	193	208	223	238
VI	186	201	216	231	XIV	194	209	224	239
VII	187	202	217	232	XV	195	210	225	240
VIII	188	203	218	233

181. Эйнштейннің характеристикалық температурасын 200 К деп алып, сызықтық бір өлшемді кванттық осициллятордың орташа энергиясын табу керек.

182. Эйнштейннің жылу сиымдылық теориясы бойынша күміс атомдарының тербеліс жиілігін табу керек. Күміс үшін характеристикалық температура 165 К.

183. Мырыш кристалының мольдік нөльдік энергиясын Эйнштейн теориясы бойынша есептеу керек. Мырыш үшін характеристикалық температура -230 К.

184. Дебай тербелістің нөльдік 330 К мыстың 1 грамына келетін тербелістің нөльдік энергиясын есептеу керек.

185. Дебай температурасы 180К алтын кристалындағы меншікті тербелістің ең үлкен жиілігін анықтау керек.

186. Электронның металда Ферми деңгейінде болу ықтималдығы қандай?

187. Т=0 К температурадағы металда бос электрондар шоғыры қандай болады? Ферми энергиясы -1 эВ.

188. Ферми деңгейі 7 эВ, температурасы Т=0 K металдағы электрондардың орташа кинетикалық энергиясын есептеу керек.

189. Металдағы бос электрондардың қандай бөлігінің абсолют нөльдегі кинетикалық энергиясы ең үлкен энергиясының жартысынан асады?

190. Ферми деңгейі 5 эВ, температурасы ОК металдағы электрондардың ең үлкен жылдамдығын анықтау керек.

191. Металдың көлемін 3 есе арттырғанда ондағы еркін электрондардың көршілес энергия деңгейлерінің айырымы қалай және неше есе өзгереді?

192. Кристалдық үлгіде қандай да бір химиялық жай заттың 0,17 мөлі бар. Рұқсат етілген зонаның ені 10 эВ. Көршілес энергетикалық деңгейлер арасындағы аралықтың орта мәні неге тең?

193. Таза қоспасыз жартылай өткізгіште электрон- кемтік жұбы түзілетін ең аз энергияны табу керек. Осы жартылай өткізгіштің температурасын 300 К- нен 400 К-ге дейін арттырғанда оның электр өткізгіштігі 5 есе өсті.

194. Рұқсат етілмеген зонасының ені 0,41 эВ жартылай өткізгіштің меншікті фотоөткізгіштігінің қызыл шекарасының жиілігін есептеу керек.

195. Жасыл жарықпен 1500 нм жарықтанатын жарық диоды жасалынған жартылай өткізгіштің рұқсат етілмеген зонасының ені қандай?

196. Қоспасы бар кремнийдің меншікті өткізгіштігі 112 См/м. Холл тұрақтысын 3,66∙10^-4 м³/Кл деп, кемтіктердің қозғалыштығы мен концентрациясын анықтау керек. Жартылай өткізгіштің кемтік өткізгіштігі басым деп есептелсін.

197. Жартылай өткізгіште электрондардың қозғалғыштығы кемтіктердің қозғалғыштығынан екі есе көп. Холл эффектісі байқалмайды. Осы жартылай өткізгіштегі кемтіктер концентрациясына қатынасын табу керек.

198. Р_о полоний радиоактивтік изотопының 1 г –ындағы ядролардың бір тәулікте және бір жылда нешеуі ыдырайды?

199. Массасы 1 мкг ал жартылай ыдырау периоды 5,33∙10⁴ с Na изотопының белсенділігі қандай?

200. Bi радиоактивтік изотопының атомдарының саны бір тәулік ішінде 13% -ке кемиді. Осы изотоптың жартылай ыдырау периодын анықтау керек.

201. Қандай да бір радиоактивтік изотоптың ыдырау тұрақтысы 1,44∙10^-3 Бк. Атомдардың алғашқы массасының 75 %-ке қанша уақыттан соң ыдырайды?

202. 1 г радийден 1 сағ. ішінде түзілген радон белсенділігі неге тең?

203. Радиоактивтік изотоптың 8 тәулік ішінде бастапқы мөлшерінің ¾ бөлігі ыдырады. Оның жартылай ыдырау периоды қандай?

204. Ядро шығарған гамма- фотон энергиясы 10⁴ эВ,ал ядроны тебуге бұл энергияның 5∙10^-2 бөлігі кетті. Ядро шығарған (немесе жұтқан) энергияны табу керек.

205. Р_о ядросының альфа- ыдырауы кезінде пайда болған ядроның тебілу кинетикалық энергиясын анықтау керек. Альфа- бөлшектің кинетикалық энергиясы 5,99∙10⁶ эВ.

206. Радиоактивтік ыдырау кезінде радий атомының ядросынан ұшып шыққан альфа- бөлшектің кинетикалық энергиясы – 4,78 Мэв. Альфа- бөлшектің жылдамдығын табу керек.

207. Ві ядролары шығарған бетта- бөлшектердің шекаралық кинетикалық энергиясын анықтау керек.

208. Энергиясы 3,2 МэВ фотон электрон- позитрон жұбына айналды. Бөлшектердің кинетикалық энергияларын бірдей деп есептеп, әр бөлшектің кинетикалық энергиясын анықтау керек.

209. Сызықтық үдеткіш арқылы протондардың энергиясын 1 МэВ –тан 20 МэВ-қа арттыру үшін үдеткіштің бөлшек ұшатын ұзындығы неше есе үлкен болуы керек? Кернеудің өзара жиілігі 10⁸ ГЦ.

210. Li изотопын дейтондармен атқылағанда екі альфа- бөлшек түзіледі. Сонда 22,3 МэВ энергия бөлінеді. Дейтон мен альфа-бөлшектің массасын біле отырып Li изотопының массасын табу керек (м.а.б.).

211. Баяулатқыш затының жылжымайтын ядросы мен серпімді орталық соқтығысу кезінде нейтронның кинетикалық энергиясы 1,4 есе кеміді. Баяулатқыш заты ядроларының массасын табу керек (м.а.б.).

212. Зарядталған бөлшек индукциясы 0,5 Тл біртекті магнит өрісіне келіп еніп радиусі 0,1 м шеңбер бойымен қозғалады. Бөлшек жылдамдығын 2,4∙ 10⁶ м/с деп алып, оның зарядының массасына қатынасын табу керек.

213. Кернеуі 200 кВ, жиілігі 10⁸ Гц үдеткіші өрісте 15 МэВ толық энергияға дейін сызықтың үдеткіште үдетілген протондардың үдеу уақытын есептеу керек.

214. Дейтрондарды 2 МэВ энергияға дейін үдететін циклотронды қоректендіретін генератор жиілігін анықтау керек. Бөлшектер траекториясының қисықтық радиусінің ең үлкен мәні 0,49 м.

215. Қисықтың радиусінің ең үлкен мәні 0,50м циклотроннан ұшып шыққан альфа-бөлшектердің энергиясын табу керек. Дуанттарға түсірліген потенциалдар айырымының жиілігі 15 МГц.

216. Активтігі бастапқы активтігімен салыстырғанда t=10 тәулік уақыт ішінде 24%-ке кемитін радиоактивті изотоптың жартылай ыдырау периодын /Т_1/2/ табу керек.

217. Ас радиоактивті изотопының t=6 тәулік ішінде қандай бөлігі ыдырайды?

218. Қандай да бір изотоптың активтігі /А/ t=10 тәулік уақыт ішінде 20%-ке кеміген. Осындай изотоптың жартылай ыдырау периодын анықтау керек.

219. Активтігі А=37 ГБк I изотопының массасын /m/ анықтау керек.

220. Кобальт радиоактивті изотопы /Со/ атомының орташа өмір сүру ұзақтығын /τ/ табу керек.

221. Радиоактивті изотопқа тақау қойылған α- бөлшекті есептеуіш алғашқы өлшеу кезіндегі бір минөт ішінде N₁=1400 бөлшекті тіркейді, ал t₂=4 сағаттан кейін N₂=400 бөлшекті тіркейді. Изотоптың жартылай ыдырау периодын /Т_1/2/ анықтау керек.

222. t=20 тәулік уақыттан соң Іг изотоптың активтігі неше есе кемиді?

223. Фосфор изотопының Р 15 тәуліктен кейін активтігі неше процентке кемиді?

224. Массасы m=1 мг фосфордың радиоактивті изотопындағы мынадай уақыт ішінде ыдыраған ядролар санын /N/ анықтау керек: 1) t₁=1 мин; 2) t₂=5 тәулік.

225. Әр секөнд сайын радиоактивті изотоптың миллион атомының 200-і ыдырайды. Изотоптың жартылай ыдырау периодын /Т_1/2/ анықтау керек.

226. оттегі ₈О¹⁶ атомының ядросындағы бір нуклонға келетін байланыс энергиясын табу керек.

227. Термоядролық реакцияларда бөлініп шығатын энергияны табу керек:

1) ₁Н²+ ₂Не³→₂Не⁴ 2) ₃Li⁶ +₁Н²→ ₂Не⁴+₂Не⁴.

228. Егер ₁₃Аℓ²⁷+₂Не⁴→₁₄Ѕі³⁰+₁Н¹ реакция кезінде 1 г алюминий ішіндегі ядролардың барлығы да өзгеріске ұшырайтын болса, қандай энрегия бөлініп шығады?

229. Уранның (₉₂U²³⁵) 1кг-ын ыдырағанда (әрбір ядро бөлінгенде Е_о=200 МэВ энергия бөлінеді) қанша энергия бөлінеді?

230. мына рекацияда бөлініп шығатын энергияны табу керек:

₃Li⁷+ ₁H²→₄Be⁸+_on¹.

231. Термоядролық реакцияларда бөлініп шығатын энергияны табу керек:

1) ₁Н²+ ₂Не³→₁Н¹+₂Не⁴ 2) ₃Li⁷+ ₁H²→ ₂Не⁴+₂Не⁴

232. ₁Н²+ ₁Н²→ ₂Не⁴+₂Не⁴ термоядролық синтез реакциясы кезінде қанша энергия бөлінеді (алынған гелий массасы 1кг)

233. Позитрон мен электрон екі фотон түзе отырып қосылады. 1) Электрон мен позитронның соқтығысқанға дейінгі кинетикалық энергиясы ескермейтіндей кішкене болады деп есептеп, әрбір пайда болған фотонның энергиясын табу керек. 2) Осы фотондардың толқын ұзындықтарын табу керек.

234. Фотоннан электрон мен позитронның пайда болған кезіндегі фотонның энергиясы 2,62 МэВ-ке тең болды. Позитрон мен электронның пайда болған моментіндегі кинетикалық энергиясы неге тең болады?

235. Космостық сәулелердегі тез қозғалатын мезондардың энергиясы, шамамеи алғанда, 3000 МэВ-ке тең; осы мезонның тыныштықтағы энергиясы 100 МэВ-ке тең. Осы мезонның лабораториялық сағат бойынша алынған оның өмір сүру уақытының ішінде атмосферадағы жүретін қашықтығы қандай? Мезонның өмір сүруінің меншікті уақыты τ_о = 2∙10^-6 сек-қа тең.

236. Космос сәулелері мезонының W= 7 М_ос²-ге тең кинетикалық энергиясы бар. Мұндағы М_о — мезонның тыныштықтағы массасы. Осы мезонның меншікті өмір суру уақыты, оның лабораториямен байланысты координата системасымен есептелетін өмір сүру уақытынан неше есе кем болады?

237. Энергиясы 5,7 Мэв-ке тең квантпен пайда болған электрон меи позитрон магнит өрісінде орналасқан, траекториясының қисықтық радиусы 3 см-те тең Вильсон камерасына беріледі. Магнит өрісінің индукциясын табу керек.

238. Қозғалмайтын бейтарап π-мезоны ыдырағанда бірдей екі фотонға айналады. Әрбір фотонның энергиясын табу керек. π-мезонның тыныштықтағы массасы

М = 264,2 m_о-ге тең, мұндағы m_о — электронның тыныштық массасы.

239. Нейтрон мен антинейтрон екі фотон түзе отырып қосылады. Бөлшектің бастапқы энергиясын өте аз деп есептеп, пайда болған әрбір фотонның энергиясын табу керек.

240. К°-мезоны зарядталынған екі π-мезонына ыдырайды. Әрбір пайда болған π-мезонының массасы, оның тыныштықтағы массасынан 1,77 есе үлкен. Алғашқыда К°-мезоны тыныштықта болып және оның тыныштықтағы массасы 965 m_о-ге тең, мұндағы m_о — электронның тыныштықтағы массасы болды деп есептеп, 1) пайда болған π-мезондардың тыныштықтағы массасын, 2) π-мезондардың пайда болған моменттегі жылдамдығын табу керек.

150