Атомная и ядерная физика

§ 194. Представление об атомах

Из химии и предыдущих разделов физики мы знаем, что все тела построены из отдельных, очень малых частиц — атомов и молекул. Под атомами понимают мельчайшую частицу химического элемента. Молекулой называют более сложную частицу, состоящую из нескольких ато...

§ 195. Постоянная Авогадро. Размеры и массы атомов

Одной из важных постоянных атомной физики является постоянная Авогадро (см. том I, § 242) — число структурных элементов (атомов, молекул, ионов и т. п.) в моле вещества. Зная постоянную Авогадро, можно найти величины, характеризующие отдельный атом: массу...

§ 196. Элементарный электрический заряд

Законы электролиза, открытые Фарадеем, свидетельствуют в пользу существования мельчайших, неделимых количеств электричества. При электролизе один моль любого  - валентного элемента переносит заряд  кулонов ( — постоянная Фарадея). На один атом (точнее, ио...

§ 197. Единицы заряда, массы и энергии в атомной физике

Итак, заряд любой частицы содержит всегда целое число элементарных зарядов. Для частицы атомных размеров это целое число будет к тому же и небольшим. Ввиду этого в атомной физике удобно за единицу электрического заряда принять элементарный заряд . За един...

§ 198. Измерение массы заряженных частиц. Масс-спектрограф

Из курса электричества мы знаем, что на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила, называемая силой Лоренца. Сила Лоренца перпендикулярна к магнитному полю и к скорости частицы, и ее направление определяется правилом левой руки (рис....

§ 199. Масса электрона. Зависимость массы от скорости

В опыте по измерению массы электрона с помощью масс-спектрографа на фотопластинке обнаруживается только одна полоска. Так как заряд каждого электрона равен одному элементарному заряду, мы приходим к заключению, что все электроны обладают одной и той же ма...

§ 200. Закон Эйнштейна

В предыдущем параграфе мы установили связь между кинетической энергией тела и его массой: если телу сообщается кинетическая энергия , то его масса возрастает на величину . Эта связь носит общий характер: она относится к любым телам — большим и малым, заря...

§ 201. Массы атомов, изотопы

Рассмотрим результаты опытов по измерению массы положительных ионов. На рис. 352 представлена масс-спектрограмма положительных ионов неона. На спектрограмме четко видны три полоски различной интенсивности. Сравнивая расстояния от полосок до щели, можно по...

§ 202. Разделение изотопов. Тяжелая вода

Все изотопы данного элемента вступают в одни и те же химические реакции и образуют химические соединения, почти неотличимые по растворимости, летучести и подобным свойствам, используемым в химии для разделения элементов. Поэтому обычные химические методы ...

§ 203. Ядерная модель атома

В предыдущих параграфах мы познакомились с данными о размерах и массах атомов. Перейдем теперь к вопросу о внутреннем строении атома. Изучению строения атома способствовало открытие явлений радиоактивности. Мы подробно остановимся на этих явлениях в гл. X...

§ 204. Энергетические уровни атомов

Опыты по рассеянию  - частиц обнаружили существование в атомах тяжелого положительного ядра и электронной оболочки. Дальнейшие сведения о свойствах атомов дало изучение таких атомных процессов, которые сопровождаются изменением внутренней энергии атома. С...

§ 205. Вынужденное излучение света. Квантовые генераторы

Представление о квантовых энергетических уровнях атомов было введено в физику Н. Бором в 1913 г. Оно очень естественно объяснило линейчатые атомные спектры как результат процессов спонтанного (самопроизвольного) излучения и резонансного (избирательного) п...

§ 206. Атом водорода. Своеобразие законов движения электрона в атоме

Существование дискретных энергетических уровней является фундаментальным свойством атомов (так же как и молекул, и атомных ядер). Попробуем применить известные нам законы физики, чтобы представить себе устройство атома, объясняющее дискретность его энерге...

§ 207. Многоэлектронные атомы. Происхождение оптических и рентгеновских спектров атомов

Точно так же, как и в атоме водорода, в более сложных атомах электроны могут двигаться вокруг ядра только по определенным избранным орбитам. Различные экспериментальные данные указывают, что возможные орбиты электронов в атоме группируются в систему оболо...

§ 208. Периодическая система элементов Менделеева

Периодический закон изменения химических свойств элементов, открытый Д. И. Менделеевым, является отражением глубоких закономерностей строения атомов; он имеет поэтому первостепенное значение не только для химии, но и для физики. Правильная теория строения...

§ 209. Квантовые и волновые свойства фотонов

Как отмечалось в § 184, законы фотоэффекта были объяснены в 1905 г. А. Эйнштейном с помощью представления о световых квантах (фотонах). Согласно этим представлениям энергия электромагнитного поля не может делиться на произвольные части, а излучается и пог...

§ 210. Понятие о квантовой (волновой) механике

Изучение строения атома привело к выводу, что поведение электронов в атоме, так же как поведение фотонов, противоречит привычным законам классической физики, т. е. законам, установленным в опытах с телами макроскопических размеров. Существование дискретны...

§ 211. Открытие радиоактивности. Радиоактивные элементы

Уран, торий и некоторые другие элементы обладают свойством непрерывно и без каких-либо внешних воздействий (т. е. под влиянием внутренних причин) испускать невидимое излучение, которое подобно рентгеновскому излучению способно проникать сквозь непрозрачны...

§ 212. a-, b- и y-излучение. Камера Вильсона.

Как мы видели, радиоактивные излучения обладают ионизационным и фотографическим действием. Оба эти действия свойственны как быстрым заряженным частицам, так и рентгеновскому излучению, представляющим собой электромагнитные волны. Чтобы выяснить, обладает ...

§ 213. Способы регистрации заряженных частиц

В развитии знаний о «микромире», в частности в изучении явлений радиоактивности, исключительную роль сыграли приборы, позволяющие регистрировать ничтожное действие одной-единственной частицы атомных размеров. Одним из таких замечательных приборов является...

§ 214. Природа радиоактивного излучения

1. излучение. По своим свойствам излучение подобно рентгеновскому излучению. Как и рентгеновское излучение, оно ионизует воздух, действует на фотопластинку и не отклоняется магнитным полем. При прохождении через кристаллы излучение, подобно рентгеновскому...

§ 215. Радиоактивный распад и радиоактивные превращения

Изучение радиоактивности убеждает нас в том, что радиоактивные излучения испускаются атомными ядрами радиоактивных элементов. Это очевидно в отношении частиц, так как в электронной оболочке их просто нет. Ядерное происхождение частиц доказывается химическ...

§ 216. Применения радиоактивности

1. Биологические действия. Радиоактивные излучения гибельно действуют на живые клетки. Механизм этого действия связан с ионизацией атомов и разложением молекул внутри клеток при прохождении быстрых заряженных частиц. Особенно чувствительны к воздействию и...

§ 217. Ускорители

Пучки быстрых частиц, даваемые радиоактивными препаратами, оказались незаменимым средством зондирования атомов (§ 203). Пожалуй, еще большую роль сыграли пучки быстрых частиц в изучении атомных ядер (гл. XXIV). Однако для исследования атомных ядер понадоб...

§ 218. Понятие о ядерных реакциях

В предыдущей главе мы познакомились с кругом явлений радиоактивности. Мы убедились, что атомные ядра радиоактивных элементов неустойчивы, т.е. с течением времени они распадаются, испуская — или -частицы и превращаясь в ядра других элементов. Эти факты док...

§ 219. Ядерные реакции и превращение элементов

Изучению ядерных реакций очень способствовало изобретение приборов для сообщения высокой энергии заряженным частицам — ускорителей (см. §217). Ускорители создают интенсивные пучки заряженных частиц, ускоренных до энергий, не только равных, но и во много р...

§ 220. Свойства нейтронов

Испускание нейтронов было обнаружено впервые (в 1932г.) при облучении бериллия -частицами. Происходящая при этом ядерная реакция состоит в захвате -частицы ядром бериллия, в результате чего образуется ядро углерода и испускается нейтрон. Уравнение реакции...

§ 221. Ядерные реакции под действием нейтронов

Столкновение быстрого нейтрона с ядром в большинстве случаев приводит к рассеянию нейтрона, т.е. к изменению направления его полета и передачи при этом ядру части энергии. Возможен, однако, и другой результат столкновения: нейтрон захватывается ядром, и б...

§ 222. Искусственная радиоактивность

Исследуя ядерные расщепления, французские физики Фредерик Жолио-Кюри (1900—1958) и Ирен Кюри (1897—1955) обнаружили (в 1934г.), что во многих случаях продукты расщеплений радиоактивны. Радиоактивные вещества, образующиеся в результате ядерных реакций, пол...

§ 223. Позитрон

Первые указания на существование позитронов, т. е. легких частиц, отличающихся от электронов только знаком заряда, были получены с помощью камеры Вильсона в 1932г. В камере, помещенной в магнитное поле, был замечен тонкий след, оставленный, несомненно, од...

Sponsor

Sponsor