- •Часть 1 Волновая оптика
- •1 Волновая теория света
- •1.1 Электромагнитные волны
- •1.2 Операторная запись уравнений Максвелла
- •1.4 Свойства электромагнитных волн
- •1.5 Шкала электромагнитных волн
- •1.6 Фазовая и групповая скорости
- •1.7 Основные фотометрические величины
- •2 Геометрическая оптика
- •2.1 Законы геометрической оптики
- •2.3 Показатель преломления
- •2.4 Принцип Ферма
- •2.5 Преломление света на сферических поверхностях
- •2.6 Фокус сферической поверхности
- •2.7 Центрированные оптические системы. Линзы
- •2.8 Формула тонкой линзы
- •2.9 Построение изображения в тонких линзах
- •2 .10 Плоские зеркала
- •2.11 Сферические зеркала
- •3 Интерференция света
- •3.1 Интерференция волн
- •3.2 Условия возникновения интерференции. Когерентность
- •3.3 Способы получения интерференции
- •3.4 Влияние размеров источника. Пространственная когерентность
- •3.5 Интерференция волн, испускаемых двумя точечными источниками
- •3.6 Классические интерференционные опыты
- •3.7 Интерференция в тонких пленках
- •3.8 Интерференция в тонких пленках переменной толщины
- •Кольца Hьютона являются классическим примером интерференционных полос от пластины переменной толщины. П ример. Кольца Ньютона
- •3.9 Интерферометр Майкельсона
- •3.10 Многолучевая интерференция
- •4 Дифракция света
- •4.1 Принцип Гюйгенса
- •4.2 Принцип Гюйгенса-Френеля
- •4.3 Зоны Френеля
- •4.4 Применение метода зон Френеля
- •4 .5 Дифракция Фраунгофера на щели
- •4.6 Дифракция от двух параллельных щелей
- •4.7 Дифракционная решетка
- •4.8 Оптические характеристики дифракционных решеток
- •4.9 Дифракция рентгеновских лучей
- •5 Поляризация света
- •5.2 Естественный и поляризованный свет
- •5.3 Поляризация при отражении и преломлении на границе раздела двух сред
- •5.4 Оптически одноосные кристаллы
- •5.5 Оптически активные вещества
- •6 Взаимодействие света с веществом
- •6.1 Электронная теория дисперсии света
- •6.2 Нормальная и аномальная дисперсии
- •6.3 Поглощение света
- •6.4 Рассеяние света
- •Часть 2 Квантовая оптика
- •7 Тепловое излучение
- •7.1 Равновесное излучение
- •7.2 Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело
- •7.3 Законы теплового излучения
- •7.4 Формула Планка
- •8 Корпускулярные свойства света
- •8.1 Фотон
- •8.2 Внешний фотоэффект
- •8.3 Уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
- •8.4 Внутренний фотоэффект
- •8 .5 Комптоновское рассеяние
- •8.6 Давление света
- •Часть 3 Основы атомной физики
- •9. Элементы квантовой механики
- •9.1 Гипотеза де Бройля
- •9.2 Соотношение неопределенностей
- •9.3 Уравнение Шредингера
- •9.4 Квантование атомных систем
- •9.5 Спин
- •10 Строение атомов и их оптические свойства
- •10.1 Модели атома Томсона и Резерфорда
- •10.2 Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца
- •10.3 Теория водородоподобного атома
- •10.4 Принцип неразличимости тождественных частиц. Принцип Паули
- •10.5 Периодическая система химических элементов
- •Часть 4 Основы физики атомного ядра
- •11 Строение и свойства атомных ядер
- •11.1 Атомное ядро
- •11.2 Энергия связи ядра
- •11.3 Радиоактивность
- •11.4 Закон радиоактивного распада
- •11.5 Ядерные реакции
- •11.6 Термоядерный синтез
- •Содержание
- •Часть 1. Волновая оптика 3
- •1 Волновая теория света 3
- •1.1 Электромагнитные волны 3
- •1.2 Операторная запись уравнений Максвелла 4
- •3.1 Интерференция волн 36
- •Часть 2. Квантовая оптика 99
- •8 Корпускулярные свойства света 108
- •Часть 3. Основы атомной физики 119
- •Часть 4. Основы физики атомного ядра 139
11.3 Радиоактивность
Вслед за открытием рентгеновского излучения французский физик Антуан Анри Беккерель (1852-1908), проводя опыты по изучению рентгеновских лучей, обнаружил, что урановая соль способна засвечивать фотопластинку. Причем это воздействие не зависело от окружающей его температуры, давления, освещенности и других внешних воздействий. Из этого он заключил, что имеет дело с особым видом излучения. Первые же исследования показали, что данное излучение способно проникать через тонкие металлические экраны, ионизирует воздух и заставляет флюоресцировать некоторые вещества.
Открытое Беккерелем явление было обстоятельно изучено супругами Пьером Кюри (1859-1906) и Марией Склодовской-Кюри (1867-1934). Они обнаружили, что урановая смоляная руда способна давать излучение в четыре раза интенсивнее, чем металлический уран. Это дало основание предположить, что в природе существуют более мощные источники излучения, чем уран. В результате многочисленных кропотливых опытов они открыли два новых элемента также способных самопроизвольно испускать лучи. Эти элементы были названы полоний и радий. Вещества, испускающие новое излучение, были названы радиоактивными, а само явление радиоактивностью.
Исследования показали, что радиоактивное излучение является неоднородным. Оказалось, что в магнитном поле пучок радиоактивного излучения расщепляется на три составляющие. Одна составляющая отклонялась в магнитном поле в сторону, причем так, как отклонялись бы положительно заряженные частицы. Другая часть лучей отклонялась в другую сторону, что свидетельствовало о наличии у них отрицательного заряда. На третью составляющую магнитное поле влияния не оказывало. Эти три вида излучения были названы -, - и -лучами, соответственно.
-лучи представляют собой поток так называемых -частиц. При ударе об экран сернистого цинка каждая -частица вызывает слабую вспышку (сцинтилляцию). Измеряя число таких вспышек времени можно определить их количество. Так, один грамм радия испускает в единицу времени 3,71010 частиц. Измерения суммарного заряда и массы этих частиц показали, что заряд -частиц положительный и равен по модулю q = 3,210–19 Кл, а масса совпадает с массой двухзарядного иона гелия He++. При потере заряда -частица превращается в атом гелия. Таким образом, -частицы представляют из себя не что иное как ядро атома гелия. Способность пробивать тонкий слой стекла показывает, что вылетающие при радиоактивном распаде -частицы обладают энергией порядка нескольких миллионов эВ. Двигаясь в веществе, -частицы ионизуют атомы. В воздухе одна -частица может ионизовать несколько сотен молекул. В жидкостях и твердых телах из-за высокой плотности атомов проникающая способность -частиц невелика.
Измерение удельного заряда -частиц показало, что они являются потоком высокоэнергетичных электронов, скорость которых достигает значении 0,999с, что соответствует энергии ~10 МэВ. Благодаря большой скорости -частицы пролетают мимо атомов вещества в 10-15 раз быстрее -частиц той же энергии. Кроме того, большие скорости движения приводят к заметному сжатию электромагнитного поля в направлении их движения. В результате вероятность ионизирующего действия -частиц на вещество значительно меньше, чем у -частиц.
Отсутствие отклонения в магнитном поле и огромная проникающая способность -лучей указывает на их сходство с рентгеновскими лучами. Исследования показали, что -лучи являются жестким электромагнитным излучением с длиной волны меньше 0,1 нм и энергией от 0,1 до 10 МэВ .