Файл: Атомное ядро. Нуклонная модель ядра. Энергия связи нуклонов в ядре. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада.ppt

Самое большое расстояние в ядерной физике – радиус атома – всего лишь 10-10 м. Единица длины в ядерной физике называется ферми: 1 фм=10-15 м. За единицу массы атома принято считать 1/12 часть массы атома . Эту единицу называют атомной единицей массы (а.е.м.): 1 а.е.м.=1,660546*10-27 кг, 1 кг=6,023091*1026 а.е.м.Относительная атомная масса показывает, сколько атомных единиц массы содержится в абсолютной атомной массе. Например, для водорода =1,00783, для углерода =12,0, для кислорода =15,99482. В ядерной физике энергию выражают в электронвольтах: 1 эВ=1,6*10-19 Дж. Чаще всего применяют кратные величины: 1 кэВ=103 эВ; 1 МэВ=106 эВ; 1 ГэВ=109 эВ.

Формы и размеры атомного ядра

Радиус ядра Массовое число =1,02*10-15 м радиус первой орбиты - масса ядра =2,7*1017 кг/м3 – плотность вещества Объем сферы Радиус сферы

Открытие протона

При бомбардировке - частицами почти всегда наблюдался вылет ядра атома водорода. Все это доказывало, что в состав ядра входит ядро атома водорода. Это ядро атома водорода назвали протоном (от греч. – «первый»). Протон положительно заряжен, и его заряд равен по величине элементарному заряду е=1,6* Кл. Масса протона =1,6726*10-27 кг=1,00728 а.е.м.=938,27 МэВ.

Открытие нейтрона

Гипотетическую частицу назвали нейтроном. Электрический заряд нейтрона равен нулю, поэтому эта частица обладает высокой проницаемостью через вещество. По современным данным, масса нейтрона равна:

=1,6749* кг=1,00866 а.е.м.=939,56 МэВ

Состав атомного ядра

А=Z+N Где N- число нейтронов в ядре Z- атомный номер в таблице Менделеева А- массовое число

Изотопы

Изотопы - это разновидности атомов данного химического элемента, обладающие одинаковым зарядом, но различающиеся массой. Измерения масс изотопов показывают, что они всегда выражаются в а.е.м. числами, близкими к целым. Атомные массы изотопов называются изотопными массами.Ядра с одинаковыми массовыми числами А, но с различными зарядами и Z называются изобарами (т.е. одинаково тяжелыми).Силы притяжения, связывающие протоны и нейтроны называются ядерными силами. Свойства ядерных сил: - являются только силами притяжения; - во много раз больше кулоновских сил; - не зависит от наличия заряда; - взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов; - короткодействующие: заметны на r=2,2* - не являются центральными;

Алгоритм решения задач №1

1.Записать А, , и ( ) вычислить по формуле ; 2.Выписать в дано массы покоя: =0,00055 а.е.м. =1,00728 а.е.м. =1,00867 а.е.м. 3.Выписать из таблицы №13 стр.167 некоторых изотопов. 4.Вычислить массу ядра по формуле: 5.Вычислить дефект массы: 6. Вычислить энергию связи по формуле: МэВ 7.

Зависимость энергии связи от массового числа

40 A 100,

40 A 100, А>100, плавно убывает А<40, скачкообразно убывает Максимальной удельной энергией обладают ядра, у которых число протонов и нейтронов четное, а минимальной – ядра, у которых число протонов и нейтронов нечетное.

Виды радиоактивности.

Естественная радиоактивность- радиоактивность, наблюдаемая у неустойчивых изотопов, существующих в природе. Искусственная радиоактивность- радиоактивность изотопов, полученных искусственно при ядерных реакциях.

Свойства радиоактивных излучений

Вид излучения	Природа излучения	Проникающая способность
Альфа-излучение	Ядра атомов гелия	Наименьшая Слой бумаги толщиной 0.1 мм непрозрачен
Бетта-излучение	Испускаются электроны и позитроны. В этих реакциях образуется нейтрино	Задерживает алюминиевая пластина толщиной в несколько мм
Гамма-излучение	Коротковолновое электромагнитное излучение	Наибольшая Проникающая способность больше, чем у рентгеновского излучения

α(альфа) – распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием α-частиц (ядро гелия 42Не) называется α – распадом.А – массовое число, Z – зарядовое числоАZXА-4Z-2Y42 α++γ Символ «материнского» ядра Символ «дочернего» ядра Ядро гелия 42Не Электро- магнитное излучение γ – излучение испускается ядром А-4Z-2Y при переходе из возбужденного состояния в стационарное Радиоактивный распад Правило смещенияβ(бета) – распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием потока электронов называется β – распадом.А – массовое число, Z – зарядовое числоАZXАZ+1Y0-1 e++γ Протон-нейтронное строение ядра теоретически исключает возможность вылета из ядра электронов, т.к. их в ядре нет. Э. Ферми разработал теорию β – распада. Символ «материнского» ядра Символ «дочернего» ядра Электрон Электро- магнитное излучение Радиоактивный распадα - распадзарядовое числомассовое число (число нуклонов) Закон сохранения зарядового числа: 88 = 86 +2 Закон сохранения числа нуклонов (массового числа): 226 = 222 + 4Иллюстрация законов сохранения22688Ra 22286Rh + 42He Закон радиоактивного распада Зависимость распада ядер от времени: Где - основание натурального логарифма, е=2,718…; - число ядер в начальный момент времени (t0=0) - число нераспавшихся ядер за время t - постоянная распада (единица измерения с-1) t - время; Статистический закон радиоактивного распада Закон радиоактивного распада открыли Э.Резерфорд и Ф.Содди в 1902г. Используя период полураспада, формулу можно переписать так: - наличное число атомов, N – число нераспавшихся атомов - число распавшихся атомов

Время жизни радиоактивных ядер:

Время жизни радиоактивных ядер: Среднее время жизни ядра пропорционально периоду полураспада. Величина, определяемая числом ядер распавшихся за единицу времени , называется активностью (А) радиоактивного препарата:

Единица измерения активности в международной системе единиц – беккерель