Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сборник задач по физике (часть 2).docx
Скачиваний:
121
Добавлен:
28.03.2016
Размер:
637.35 Кб
Скачать

Ядерная физика

19.Массовое число ядра (число нуклонов в ядре)

A = Z+N, (21Ф)

где Zзарядовое число;Nчисло нейтронов в ядре.

20.Закон радиоактивного распада

N = N0e λt, (22Ф)

где N число нераспавшихся ядер в момент времениt;N0число ядер в начальный момент времени (t=0);e=2,73основание натуральных логарифмов; λпостоянная радиоактивного распада.

21. Число ядер, распавшихся за времяt,

N=N0(1e λt ). (23Ф)

22. Период полураспада (время, за которое распадается половина первоначального количества ядер)

T=ln2/λ=0,693/λ. (24Ф)

23. Если промежуток времениtнамного меньше периода полураспадаТ, то число распавшихся ядер за это время

NN0 t. (25Ф)

24. Среднее время жизни радиоактивного ядра, или промежуток времени, за который первоначальное количество ядер уменьшается в «e» раз

τ=1/λ. (26Ф)

25.Число атомов, содержащихся в радиоактивном изотопе,

N=mNA /M, (27Ф)

где mмасса образца;NA постоянная Авогадро;Mмолярная масса изотопа (находятся из таблиц).

26. Активность радиоактивного изотопа

а N N0 eλt. (28Ф)

27. Дефект массы ядра

m=ZmH+(A Z)mn mат, (29Ф)

где mHмасса атома водорода;mатмасса атома;mnмасса нейтрона.

28. Энергия связи ядра

Eсв =m.c2, (30Ф)

где сскорость света в вакууме (воздухе).

29. Удельная энергия связи

Еуд =Есв /А=m.c2/А. (31Ф)

30. Энергетический выход ядерной реакции (тепловой эффект реакции)

Q=(m1+m2 m3 m4)с2, (32Ф)

где m1,m2 массы исходных частиц или атомов;m3,m4массы образовавшихся атомов. Если массы атомов выразить в атомных единицах массы (а. е. м.) и воспользоваться соотношением 1 а. е. м..c2=931,5 МэВ, то энергия реакции будет выражена в МэВ.

Примеры решения задач

Пример. 1.При нагревании абсолютно черного тела длина волны, на которую приходится максимум энергетической светимости, изменилась от λm1 =690 нм до λm2 = 500 нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость телаR*?

Решение

Используем закон Стефана Больцмана (1Ф)

, (1)

где температуру Тнайдем из закона смещения Вина (2Ф)

. (2)

Выражая отсюда температуру Ти подставляя ее в формулу (1), получим:

. (3)

Энергетическая светимость для двух длин волн λm1 и λm2

, .

Откуда искомое отношение

Энергетическая светимость тела увеличилась в 3,63 раза.

Пример2. Какова мощность излучения, падающего на зачерненный шарик радиусомr=2,0 см, если его температура поддерживается на ∆t=27 оС выше температуры окружающей среды, которая равнаt1=20ºС? Тепло теряется только на излучение.

Решение

Запишем закон Стефана Больцмана (1Ф)

, (1)

где постоянная Стефана Больцмана σ=5,67.108Вт/2.К4), находится из таблицы. Поток Ф, излучаемый телом, равен энергии, излучаемой со всей поверхности тела за единицу времени во всем интервале длин волн. Из этого следует Ф= R*S. Принимая зачерненный шарик за абсолютно черное тело и учитывая (1), запишем поток для температурыТ1 = t1+273=293KиT2 = T1+∆T =320K, где ∆Т =∆t=27 К

(2)

где S=4r2площадь поверхности шарика. Очевидно, искомый поток ∆Ф=Ф2 Ф1, или с учетом (2), получим:

Пример 3.Найти частоту света, выбивающего с поверхностиметалла электроны, которые задерживаются напряжением Uз=3,0 В. Красная граница фотоэффекта0=6,0.1014 Гц.