Презентація на тему:
Будова атома

Будова атома Закон радіоактивного розпаду 5. Склад атомного ядра 6. Енергія зв’язку атомних ядер 3. Приклади розв’язування задач 4. Методи реєстрації іонізуючих випромінювань 7. Ядерні реакції 8. Ланцюгова ядерна реакція 9. Термоядерні реакції 10. Елементарні частинки

Схема будови спектрографа

Види оптичних спектрів: а – суцільний; б – лінійчатий випромінювання; в – лінійчатий поглинання; г - смугастий

Закономірності в атомному спектрі водню 1885 р. Я. Бальмер – частоти видимої частини спектра де m може бути 3, 4, 5,…∞ 1906 р. Лайман – частоти в ультрафіолетовій частині спектра де m може бути 2, 3, 4,…∞ R – стала величина

1908 р. Пашен – частоти в інфрачервоній частині спектра де m може бути 4, 5, 6,…∞ Всі лінії спектра водню можна виразити однією формулою: де n і m – цілі числа, причому m > n

1 – мікроскоп, 2 – екран, 3 – свинцевий контейнер з радіоактивним препаратом, 4 – мішень (дротинка), 5 – шланг до вакуумного насосу, 6 – корпус Прилад, за допомогою якого Резерфорд вивчав розсіювання a - частинок

Треки a-частинок Ядерна модель атома

Енергетичні рівні атома

Схема досліду Д. Франка і Г. Герца

Залежність сили струму від напруги в досліді Д. Франка і Г. Герца

Визначення складу радіоактивного випромінювання

a - частинка: qa = 2e; ma = 4 а.о.м.; швидкість порядка 107 м/с; енергія – кілька МеВ; символ – b - частинка: qb = -e; mb = 5,5.10-4 а.о.м.; швидкість до 0,999с; енергія – від 0 д кількох МеВ символ – g – промені: електромагнітні хвилі; швидкість – с; енергія – hn; символ – g маса фотона – 0; довжина хвилі ~10-10м;

Проникаюча здатність a-, b-частинок і g-квантів у алюмінію

Правило зміщення

Природна радіоактивність Th 234 90 + ® + ® Pa 234 91

Штучна радіоактивність e 0 1 + ® – позитрон e 0 1 + ®

Т - період піврозпаду Закон радіоактивного розпаду

A - активність... t – середній час життя ядра t = 1,44 Т A = l N

Як користуватися законом радіоактивного розпаду 1. Формула DN = - lNDt дозволяє розв’язати багато задач на вивчення радіоактивності. Але її можна застосовувати в тому випадку, якщо проміжок часу, за який відбувся розпад атомних ядер, набагато менший ніж період піврозпаду t

Наприклад, за проміжок часу Dt розпадається частка початкової кількості ядер

Лічильник Гейгера

Камера Вільсона Фотографія треків в камері Вільсона 1 – випромінювач, 2 – поршень, 3 – чорний жерстяний диск, 4 – кільце з дроту, 5 - лампа

1919 рік. Е. Резерфорд H 1 1 + ® + – протон

1932 рік. Д. Чедвік n 1 0 + ® + – нейтрон

Z – заряд ядра А – масове число нуклони протони m = 1,00728 а.о.м. нейтрони m = 1,00866 а.о.м. H 1 1

кількість протонів у ядрі – Z кількість нейтронів – N = A – Z ізотопи Z = 1 N = Z = 1 N = Z = 1 N = 0 1 2

Мезонна теорія ядерних сил

Питома енергія зв’язку атомного ядра

DE = Dmc2 Dm = Zmp + Nmn – Mя DЕ = (Zmp + Nmn – Mя)c2 mp = 1,00728 а.о.м., mn = 1,00866 а.о.м. 1 а.о.м.= 1,66 .10-27кг 1 еВ = 1,6 .10-19Дж, 1МеВ = 1,6 .10-13Дж

Задача: Розв’язання Eзв= (Zmp+ Nmn – Mя )c2 Z=2, mp=1,00728 а.о.м. N=2, mn=1,00866 а.о.м. Езв= (2.1,00728 + 2.1,00866 – 4,00260)1,67.10-279.1016= = 0,44.10-11Дж 1МеВ = 1,6.10-13 Дж

H 1 1 n 1 0 + ® Na 24 11 + ® +

Різниця енергій спокою ядер і частинок до реакції і після реакції

Задача: Яким є енергетичний вихід ядерної реакції А. Поглинається більше 4 МеВ Б. Поглинається менше 2 МеВ В. Виділяється менше 17 МеВ Г. Виділяється більше 18 МеВ

Задача: Написати пропущені позначення в таких ядерних реакціях: ? ? ? ? ?

+ + Ю + X1 I X2 – радіоактивні ізотопи Осколки – це ядра радіоактивних ізотопів. Можливе утворення будь-якої пари різних осколків з різним числом нейтронів: Zr i Te, Xe i Sr, Sb i Nb та інші.

Одна із багатьох можливостей розщеплення урану

Перші чотири покоління нейтронів

Перетворення урану в плутоній

Схема ядерної електростанції

Термоядерний синтез легких ядер відбувається при температурах в десятки мільйонів градусів He 4 2 Ю + Ю

Частинки, яким на сьогоднішній день наука не може приписати певну внутрішню будову, називають елементарними. Відкрито 38 елементарних частинок і більше 300 резонанс – частинок (коротко-живучі частинки із середнім часом життя 10-22 – 10-23 с).

Класифікація елементарних частинок 2. Лептони (легкі): 1. Фотони (m0 = 0): g 3. Мезони (середні): 4. Баріони (важкі): Нуклони (p, n) і гіперони

Кожна частинка має свою античастинку, тобто частинку тієї ж маси спокою, але з деякими протилежними квантовими властивостями. Наприклад: Фотон та p0 – мезон античастинок не мають.

Дев’ять частинок – стабільні, живуть у вільному стані як завгодно довго: Інші частинки нестабільні. Наприклад, нейтрон стабільний у ядрі, а у вільному стані середній час життя нейтрона становить 15 хвилин.

При з’єднанні частинки і античастинки відбувається анігіляція частинок: Кожний фотон забирає енергію hn = m0c2 = 0,511 МеВ

Можливе утворення трьох g - фотонів

При взаємодії жорсткого фотона із ядром утворюється пара (фотонародження):

При будь-якому перетворенні частинок виконуються закони збереження маси, енергії, електричного заряду, імпульсу. Імпульси фотонів, які виникають при анігіляції електрон – позитронної пари, напрямлені в протилежні сторони. Чому?

Нейтральні частинки та їх античастинки мають різний характер взаємодії з речовиною. Наприклад:

Між елементарними частинками здійснюються три типи взаємодій: сильна, електромагнітна, слабка. сильні – із баріонами та іншими важкими частинками; Взаємодії здійснюються: електромагнітні – із електрично зарядженими частинками; слабкі – із лептонами

Кожна з взаємодій має певну порівняльну величину та характерний час протікання. Вид взаємодії Порівняльна величина взаємодії Час протікання взаємодії сильна 1 10-20 – 10-22с електромаг-нітна 1/137 10-20 – 10-15с слабка 10-14 10-10 – 10-5с

Задача: При зіткненні гама-кванта жорсткого випромінювання з ядром атома відбулося фотонародження. Визначити кінетичну енергію утвореної пари – електрона і позитрона, якщо частота гама-кванта 7.1020 Гц. Розв’язування: За законом збереження енергії: hn = 2m0c2 + Ek Кінетична енергія утвореної пари: Ek= hn – 2m0c2 Кінетична енергія електрона чи позитрона: Відповідь: кінетична енергія електрона чи позитрона дорівнює 1 МеВ, (1,6.10-13 Дж).

Кваркова теорія частинок У пошуках способів більш простого опису взаємодії елементарних частинок і зведення їх різноманітності до обмеженої кількості більш простих елементарних частинок, триває розвиток кваркової гіпотези й науки – квантової хромодинаміки.

№ 1 № 2 № 4 № 3 № 5 № 6

Задача №1 Скільки ядер атомів полонію із 1.106 ядер розпадеться за добу? Період піврозпаду полонію 138 діб. Розв’язання За час Dt розпадається DN ядер DN = -lNDt де, оскільки t < T, можна застосувати цю формулу, тоді DN = NDt T 2 ln Відповідь: DN = 5025

Задача №2 Знайти активність 1 г радія. Період піврозпаду Т =1590 р. Розв’язання Активність , або A=lN Відповідь: А=3,7.1010 с-1

Задача №3 Яка частина радіоактивних ядер деякого елемента розпадеться за час, який дорівнює половині періоду піврозпаду? Розв’язання N=N0 e-lt Відповідь: 0,29

Задача №4 Визначити період піврозпаду радіоактивного ізотопа деякого елемента, якщо 3/7 початкової кількості ядер розпалися за 257 с. Розв’язання N=N0 e-lt

Відповідь: 318 с

Задача №5 Вивести формулу для активності через період піврозпаду і початкову кількість ядер. Розв’язання DN = -lNDt A=lN N=N0 e-lt

Задача №6 Розв’язання A0=lN0 – початкова активність,

Відповідь: A0=4,61.1015 Бк; А=3,55.1015 Бк.

Гімназія №1 м. Куп’янськ Харківська область Склав: Бріткін В.М. – учитель фізики 2009 рік