Физика атома и атомного ядра

1.

Физика атома и атомного
ядра
ГАПОУ ТО ТКПСТ
Бухов С.А.

2.

Состав атомных ядер
ядра различных элементов
состоят из двух частиц –
протонов и нейтронов.
Протон
mp = 1,67262·10–27 кг
q = 1,60217733·10–19 Кл
нейтрон
mn = 1,67493·10–27 кг, q=0

3.

Протоны и нейтроны
называют нуклонами
Общее число нуклонов
называют массовым
числом A:
A = Z + N,
Z – число протонов
Ядра химических элементов
обозначают символом
A
Х
Z

4.

Например,
1 – водород,
1H
4
2 He – гелий,
16
8 O – кислород,

5.

Ядра одного и того же химического
элемента , различающиеся числом
нейтроновназываются изотопами.
1H
– обычный водород,
1
2
1H
– дейтерий
3
1H
– тритий.

6.

Энергия связи ядер
Силы, удерживающие нуклоны
в ядре, называются ядерными.
Энергия связи ядра равна
минимальной энергии,
которую необходимо затратить
для полного расщепления
ядра на отдельные частицы.

7.

Mя < Zmp + Nmn
дефектом массы
M Zmp Nmn M я
энергия связи ядра -энергия,
выделившаяся при образовании ядра
E Mc ( Zmp Nmn M я )c
2
2

8.

Пример: энергия связи ядра гелия
Mя = 4,00260 а. е. м.
2mp + 2mn = 4, 03298 а. е. м.
ΔM = 0,03038 а. е. м.
Eсв = 28,3 МэВ.
Образование всего 1 г гелия
сопровождается выделением энергии
порядка 1012 Дж. Примерно такая же
энергия выделяется при сгорании почти
целого вагона каменного угля.

9.

Радиоактивность
Свойство ядер самопроизвольно
превращаться в другие ядра с
испусканием частиц называется
радиоактивностью.
У больших ядер нестабильность
возникает вследствие конкуренции
между притяжением нуклонов
ядерными силами и кулоновским
отталкиванием протонов.
Не существует стабильных ядер с
зарядовым числом Z > 83 и массовым
числом A > 209.

10.

Радиоактивные ядра могут
испускать частицы трех видов:
положительно и отрицательно
заряженные и нейтральные.
Эти три вида излучений были
названы α-, β- и γ-излучениями.

11.

-лучи - поток -
частиц – ядер гелия ,
β-лучи – это поток
электронов,
γ-лучи поток γ-квантов.

12.

Альфа-распад
Самопроизвольное превращение
атомного ядра с числом протонов Z и
нейтронов N в другое (дочернее) ядро,
содержащее число протонов Z – 2 и
нейтронов N – 2. При этом испускается
α-частица.
226
226
4
88 Ra 86 Ra 2 He

13.

Бета-распад.
Реакция распада нейтрона
записывается в виде
1
1
0
0~
n
p
e
0
1
1
0
суммарная энергия протона и
электрона, возникающих при распаде
нейтрона, меньше энергии нейтрона
возникает частица -электронное
антинейтрино

14.

При β-распаде зарядовое число Z
увеличивается на единицу, а
массовое число A остается
неизменным.
Дочернее ядро - изотоп одного из
элементов, порядковый номер
которого в таблице Менделеева на
единицу превышает порядковый
номер исходного ядра

15.

Пример
234
234
0
0~
Th
Pa
e
90
91
1
0

16.

Наряду с электронным β-распадом
обнаружен так называемый
позитронный β+-распад, при
котором из ядра вылетают
позитрон и нейтрино .
Позитрон – это частица-двойник
электрона, отличающаяся от него
только знаком заряда.

17.

1
1
0
0
1 p 0 n 1e 0

18.

Гамма-распад.
γ-радиоактивность ядер не связана с
изменением внутренней структуры ядра
и не сопровождается изменением
зарядового или массового чисел.
дочернее ядро может оказаться в
некотором возбужденном состоянии и
иметь избыток энергии.
Переход ядра из возбужденного
состояния в основное сопровождается
испусканием одного или нескольких γквантов.