Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Основные положения квантовой механики. 3 page





Заполнением квантовых слоев объяснятся и малая активность (инертность) в химических реакциях атомов He, Ar, Ne, Kr. Как показывают кванто-механические расчеты, атомы с полностью заполненными квантовыми слоями имеют меньшую энергию и электроны внешнего слоя сильно связанны с атомом. Это требует больших затрат энергии для отрыва электрона, что затрудняет их участие в химических реакциях.

Существуют и дpугие особенности атомов, которые можно понять, опираясь на квантовую модель атома. Например, рассмотрим среди элементов те, которые имеют похожие валентные подоболочки: водород Н1 имеет валентную оболочку 1s1, аналогичную валентную оболочку - только на более далеком от ядра уровне - 2s1 - имеет элемент литий Li3, 3s1 имеет натрий Na11, 4s1 - калий K19, 5s1 - рубидий Rb37, 6s1 - цезий Cs55 и, наконец, самую удаленную от ядра оболочку такого типа имеет элемент франций Fr87 - 7s1. Все эти элементы имеют сходные химические и физические свойства. Во-первых, они одновалентны, так как могут отдавать с внешнего слоя только один электрон. Во-вторых, все перечисленные элементы охотно отдают внешний электрон, так как для них это самый быстрый путь приобретения завершенной электронной оболочки, при которой энергия минимальна. Например, натрий легко превращается в ионы натрия Na+.

Таким образом, в изменении свойств элементов наблюдается определенная периодичность, которая выражается в том, что по мере заполнения электронных оболочек химические свойства элементов периодически повторяются. Этот фундаментальный закон природы был открыт великим русским химиком Д.И. Менделеевым в 1869 году. Вследствие электро-нейтральности атомов, ясно, что число электронов в атоме равно заряду ядра, поэтому закон Менделеева в современной формулировке звучит так: cвойства химических элементов периодически изменяются в соответствии с зарядом ядер их атомов.

На основании этого закона строится таблица Менделеева, где номер периода, в котором находится элемент, совпадает с номером его внешней оболочки, а номер группы совпадает с числом электронов в этой оболочке, при этом заряд ядра Z совпадает с порядковым номером элемента в Периодической таблице.



В более реальных моделях многоэлектронного атома делается учет наличия взаимодействия между спинами электронов. Как оказалось оно тоже изменяет энергии состояний атома, это приводит к расщеплению линий в оптическом спектре атома. Это расщепление очень мало, оно обуславливает тонкую структуру оптического спектра атомов, когда спектральные линии наблюдаются как двойные (дуплеты). Несмотря на то что, расстояние между линиями тонкой структуры в сотни тысяч раз меньше расстояний между основными линиями, эта тонкая структура была обнаружена экспериментально с помощью спектральных приборов с большой разрешающей способностью.

 

 

2.7.Элементарная квантовая теория испускания атомами электромагнитного излучения. @

Если атому сообщить дополнительную энергию, то он может перейти в возбужденное состояние (например, для водорода возможны переходы из состояния с n=1 в состояния с n = 2, 3, 4, … см. рис.15). Возбуждение атомов может инициироваться различными способами: за счет столкновений с элементарными частицами – ударное возбуждение, при столкновениях с атомами – тепловое возбуждение и, наконец, при поглощении атомами электромагнитного излучения. Для перехода из основного состояния в возбужденное c главным квантовым числом n атому необходимо передать энергию равную разности энергий En и E1 состояний. Если энергия передается электромагнитным излучением с непрерывным спектром частот, то из этого излучения атомом будут поглощены кванты с энергиями . Если использовать выражение (2.3) для возможных энергий, то получим формулу для серии частот поглощения атома водорода, что полностью соответствует экспериментальным данным

 

. (2.9)

 

Если энергия, переданная электрону, будет достаточно велика, то электрон может преодолеть силу притяжения к ядру и оторваться от атома. Такой процесс называют ионизацией атома. Из рисунка 15 видно, что минимальная энергия, необходимая для ионизации атома водорода (переход n = 1 ® n = ¥), равна 13.6 эВ. Это значение хорошо согласуется с экспериментальными данными для энергии ионизации атома водорода.

В возбужденном состоянии атом долго находиться не может. Как и любая физическая система, атом стремится занять состояние с наименьшей энергией. Поэтому через время порядка 10-8с возбужденный атом самопроизвольно (спонтанно) переходит в состояние с меньшей энергией, испуская при переходе квант энергии излучения. Такой процесс продолжается до тех пор, пока атом не окажется в основном состоянии (Рис.16). Совокупность всех возможных частот или длин волн излучений атома называют спектром испускания (при анализе излучений спектроскопом им соответствует набор спектральных линий). Если структура энергетических уровней атома определена, то можно рассчитать и спектры возможных излучений данного атома. Например, используя (2.12) для атома водорода и формулу Планка , можно получить общую формулу, описывающую все экспериментальные серии излучения водорода (1.1)-(1.3) ,



 

. (2.10)

 

 

Рис.16. Возможные переходы для атома водорода.

 

Если атом переходит из одного квантового состояния в другое с испусканием или поглощением фотона, то возможны лишь такие переходы, для которых орбитальное квантовое число изменяется на единицу Dl = ±1. Это правило называется правилом отбора. Наличие такого правила отбора обусловлено тем, что электромагнитное излучение (фотон) уносит или вносит не только квант энергии, но и вполне определенный момент импульса, изменяющий орбитальное квантовое число для электрона на единицу. Вследствие указанных особенностей, у каждого атома имеется свой индивидуальный спектр излучения и спектр поглощения, которые полностью его идентифицируют (Рис.16).

 

2.8.Спонтанное и вынужденное излучение фотонов. Принцип работы квантового генератора и его использование. @

Согласно квантовой теории излучения, атом после его возбуждения внешними источниками может самопроизвольно перейти в состояние с меньшей энергией, которое разрешено правилами отбора. При этом происходит излучение квантов, это излучение называется спонтанным. Эксперименты и теория, развитая Эйнштейном, показали, что кроме спонтанного излучения может происходить и вынужденное излучение. Вынужденное излучение происходит из-за внешнего воздействия на возбужденный атом, при этом становятся возможными переходы, которые запрещены правилами отбора. Возможность осуществления вынужденного излучения привело к созданию источников когерентного излучения на различных частотах или квантовых генераторов: лазеров (они испускают световые волны), мазеров (короткие радиоволны), разеры (рентгеновские волны), газеры (гамма-излучение).

Для понимания сути процессов, происходящих в квантовых генераторах, рассмотрим так называемую трех уровневую схему энергетических уровней, такая схема энергетических уровней возникает, например, в кристалле рубина с примесью хрома. На основе такого кристаллического вещества, называемым рабочим телом, в 1960 г. впервые был создан Г.Мейманом в США твердотельный оптический квантовый генератор, получивший название лазера. В таком веществе энергетический спектр атомом хрома такого вещества содержит три уровня (рис.17). Верхний уровень 3 представляет собой достаточно широкую полосу, образованную совокупностью близко расположенных уровней. Главная особенность трехуровневой системы состоит в том, что уровень 2, расположенный ниже уровня 3 является метастабильным уровнем, это означает, что переход 2 ® 1 в такой системе запрещен законами квантовой механики. Этот запрет связан с нарушением правил отбора квантовых чисел для такого перехода. Правила отбора не являются правилами абсолютного запрета перехода, просто вероятность запрещенного квантового перехода значительно меньше, чем разрешенного. Попав в такое метастабильное состояние, атом задерживается в нем, так как время жизни атома в метастабильном состоянии в сотни тысяч раз превышает время жизни атома в обычном возбужденном состоянии. Это обеспечивает возможность накопления возбужденных атомов с энергией Е2.

 

 

Рис.16. Трехуровневая схема возможных энергий рабочего тела квантового генератора.

 

Процесс сообщения рабочему телу лазера энергии для перевода атомов в возбужденные состояния называют накачкой. Существуют различные механизмы накачки. В рубиновом лазере используется импульсная оптическая накачка. Для этого кристалл рубина освещается ксеноновой лампой, работающей в импульсном режиме. Лампа испускает мощный световой импульс, содержащий оптическое излучение различных длин волн. Поглощая это излучение, атомы хрома переходят в возбужденные состояния 3 (рис.16, а). Время жизни таких возбужденных атомов мало, из этих состояний возможны спонтанные переходы 3 ® 1 и 3 ® 2 (рис.16, в, б). Для работы генератора важен переход на метастабильный энергетический уровень 2, такой переход является безызлучательным, то есть происходит без испускания фотона, а избыток энергии при этом передается от атомов хрома к кристаллической решетке рубина, в результате чего кристалл нагревается. Метастабильность уровня 2 обеспечивает накопление в кристалле возбужденных атомов с энергией Е2.

Если такую систему облучить слабым излучением с частотой, соответствующей переходам 2 ® 1, то запрет на переход 2®1 будет снят (рис.16, г) и произойдет вынужденное излучение той же частоты. Испущенный фотон воздействует на другие атомы и индуцирует новые фотоны, точно копирующие первоначальный. Процесс рождения фотонов носит лавинообразный характер и вынужденное излучение быстро усиливается. К настоящему времени обнаружены сотни кристаллов с примесями, которые можно использовать в качестве рабочих тел в твердотельных лазерах. Созданы также генераторы с жидкими и газовыми рабочими телами, в них за счет непрерывной накачки атомов среды, движущейся по замкнутому контуру, удается получать непрерывное электромагнитное излучение большой интенсивности.

Необходимо отметить следующие свойства вынужденного излучения:

1. вынужденное излучение распространяется строго в одном направлении, то есть оно имеет ничтожно малое расхождение пучка волн;

2. излучение строго когерентно, т.е. все волны вынужденного излучения, испускаемые атомами, колеблются в одной фазе;

3. вынужденное излучение линейно поляризовано;

4. вследствие малой расходимости луча, на малой площади концентрируется большая энергия излучения.

Квантовые генераторы нашли различные области применения. С помощью газовых лазеров осуществляется сварка, резка и плавление металлов. Лазеры применяются в медицине как бескровные скальпели. Лазерные локаторы позволяют контролировать распределение загрязнений в атмосфере. Лазерная локация космических объектов способствовала созданию систем космической навигации, позволила уточнить характеристики движения планет. Сверхстабильные мазеры являются основой стандартов частот и времени. Сверхкороткие мазерные импульсы нашли применение в линиях связи. Мазерные лучи используются и для управления движением ракет. При облучении мишеней излучением мощных газеров получена высокотемпературная плазма. Когерентное излучение разеров лечит глазные, кожные и другие болезни.

С появлением квантовых генераторов связано зарождение новых разделов физики: голографии, которая позволяет проводить фиксацию и восстановление объемных световых полей; нелинейной оптики, изучающей явления при взаимодействии мощных электромагнитных потоков; квантовой электроники, которая предполагает создание микроустройств для обработки и запоминания информации с помощью молекул, имеющих долгоживущие метастабильные состояния.

Бурное развитие квантовой электроники базируется на идеях, высказанных еще в первых работах Н.Г.Басова, А.М.Прохорова и Ч.Таунса. Этим ученым за фундаментальные исследования в области квантовой электроники в 1964 г. была присуждена Нобелевская премия по физике.

 

3 Атомное ядро.

3.1.Состав ядра. Характеристики ядра.@

Как было показано ранее, любой атом состоит из ядра и двигающихся вокруг него электронов. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, обозначаемых символами p и n. Протон имеет массу в 1836 раз большую массы электрона и положительный заряд, равный заряду электрона. Нейтрон имеет массу близкую к массе протона, заряда у него нет. Обе эти частицы имеют одинаковый спин. Эти частицы часто называют нуклонами (т.е. ядерные частицы).

Ядра атомов характеризуется зарядом, массой, спином, радиусом и рядом других параметров. Количество нуклонов в ядре называют массовым числом А, а количество протонов называют зарядовым числом ядра Z, оно равно числу электронов в соответствующем атоме и атомному номеру элемента в таблице Менделеева. Количество нейронов в атомном ядре N=A-Z. Ядро элемента X обозначают условно как , например ядро кислорода . Аналогично обозначают протоны и нейтроны . Атомные ядра с одинаковыми Z, но различными А называются изотопами. В среднем на каждое значение Z приходится около трех стабильных изотопов. Например, являются стабильными изотопами ядра Si, а дейтерий и тритий являются стабильными изотопами ядер водорода. Кроме стабильных изотопов, большинство элементов имеют и нестабильные изотопы, для которых характерно ограниченное время жизни. Свойства стабильных ядер остаются неизменными неограниченно долго, нестабильные же ядра испытывают различного рода превращения. Ядра с одинаковым массовым числом А называются изобарами, а с одинаковым числом нейтронов - изотонами.

 

3.2.Модели ядра: капельная, оболочная. Ядерные силы.@

К настоящему времени еще нет последовательно законченной теории ядра, которая объясняла бы все его свойства. Это связано в основном с двумя трудностями: с недостаточностью наших знаний о силах взаимодействия нуклонов в ядре и с тем, что каждое атомное ядро - это квантовая система большого количества сильно взаимодействующих частиц. Поэтому в теории атомного ядра очень важную роль играют модели, достаточно хорошо описывающие определенную совокупность ядерных свойств и допускающие сравнительно простую математическую трактовку. При этом каждая модель обладает, естественно, ограниченными возможностями и не претендует на полное описание ядра. Наиболее популярны две основные модели ядра: капельная и оболочная.

1. Капельная модель является простейшей моделью, в ней атомное ядро рассматривается как капля заряженной несжимаемой жидкости с очень высокой плотностью (~1014 г/см3). Капельная модель позволила вывести полуэмпирическую формулу для энергии связи ядра и помогла объяснить ряд других явлений, в частности, процесс деления тяжелых ядер.

2. Оболочная модель является более реалистичной, в ней считается, что каждый нуклон движется в усредненном поле остальных нуклонов ядра и, в соответствии с этим, имеются дискретные энергетические уровни нуклонов, заполненные с учетом принципа Паули. Эти уровни группируются в оболочки, в каждой из которых может находиться определенное число нуклонов. Полностью заполненные оболочки образуют наиболее стабильные ядра, таковыми являются ядра, в которых количество нуклонов равно 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Эти числа и соответствующие им ядра называют магическими.

Наблюдаемая в природе стабильность ядер означает, что взаимодействие нуклонов в ядре не может быть сведено к электрическому или гравитационному взаимодействиям. Действительно, между протонами в ядре действуют кулоновские силы отталкивания и гравитационные силы притяжения, но, согласно расчетам, силы притяжения намного меньше сил отталкивания и протоны не могут быть удержаны ими в ядре. Следовательно, в атомных ядрах между нуклонами должно иметь место особое взаимодействие. Это взаимодействие называют сильным ядерным. Ядерные силы – это фундаментальные (основные) силы, действующие между нуклонами и удерживающие их в ядре.

У ядерных сил имеются следующие отличительные особенности:

1. ядерные силы – это силы притяжения, ядерных сил отталкивания не существует;

2. по сравнению с электромагнитнымисилами они в сотни раз сильнее;

3. эти силы являются короткодействующими и действуют только в пределах ядра (на расстояниях 10-14м.);

4. они обладают зарядовой независимостью, что проявляется в одинаковости сил взаимодействия различных нуклонов;

5. эти силы не являются центральными, то есть они не действуют вдоль прямой, проходящей через центры взаимодействующих нуклонов;

6. ядерные силы зависят от ориентации спинов нуклонов;

7. обладают свойством насыщения, что проявляется в слабой зависимости энергии взаимодействия, приходящейся на один нуклон, от общего числа нуклонов, это связано с тем, что каждый нуклон в ядре взаимодействует с примерно одинаковым числом ближайших нуклонов.

 

3.3.Энергия связи ядра. Дефект массы.@

Вследствие наличия сильного ядерного взаимодействия, удерживающего нуклоны в ядре, для разделения ядра на отдельные нуклоны необходимо совершить работу и затратить энергию. Эту энергию, необходимую для разделения ядра на составляющие его нуклоны, называют энергией связи ядра Есв. Согласно закону сохранения энергии для энергии связи можно записать

ЕЯ + Есв =åЕNi,(3.1)

где ЕЯ - энергия неподвижного ядра, åЕNi – суммарная энергия отдельных неподвижных нуклонов. Но, согласно Эйнштейну, известно, что энергия покоя любой частицы связана с его массой как Е= mc2, поэтому можно записать

Есв = åЕNi - ЕЯ = Σmic2 – mЯc2 = (Zmp + Nmn – mЯ)) c2,(3.2)

где Σmi – сумма масс покоящихся нуклонов, mЯ – масса ядра в покое. Так как энергия связи положительна, то получаем соответственно

Σ mi - mЯ º Dm >0, (3.3)

полученное соотношение показывает, что масса покоя ядра меньше чем суммарная масса покоя содержащихся в нем нуклонов. Экспериментальные измерения масс атомных ядер, выполненные с большой точностью, показывают, что действительно масса ядра всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов. Величину, равную разности масс нуклонов и массы атомного ядра Dm называют дефектом массы.

Часто вместо энергии связи используют энергию связи деленную на массовое число (энергия связи на один нуклон) δЕсв = Есв/А, которую называют удельной энергией связи. Эта величина так же как энергия связи характеризует устойчивость (прочность, стабильность) атомных ядер: чем большеδЕсв, тем ядро устойчивее.

Эксперименты по делению ядер на нуклоны показывают, что удельная энергия связи δЕсв зависит от массового числа А в соответствии с графиком на рисунке 17. Как следует из рисунка, удельная энергия связи сильно увеличивается в области легких ядер и очень немного уменьшается для тяжелых ядер, максимум в 8-8,8 МэВ/нуклон приходится на область с массовыми числами от 50 до 60, что соответствует наиболее стабильным ядрам.

Рис.17.Зависимость удельной энергии связи ядер от массового числа.

 

При малых А, когда нуклонов мало в ядре, энергия ядерных сил мала, по мере увеличения А энергия значительно возрастает. Далее при увеличении А после А=60 удельная энергия связи постепенно уменьшается и составляет, например, для урана 7,6 МэВ/нуклон. Это уменьшение объясняется тем, что с возрастанием числа протонов в ядре увеличивается отрицательная энергия кулоновского отталкивания, связь между нуклонами становится менее сильной, в результате чего ядра – менее прочными. Из зависимости удельной энергии связи от массовых чисел следует, что энергетически выгодны следующие процессы: 1) деление тяжелых ядер на более легкие; 2) слияние легких ядер в более тяжелые.

 

3.4.Два типа ядерной реакции. Энергия ядерной реакции.@

Процессы деления тяжелых ядер на более легкие и слияния легких ядер в более тяжелые называют ядерными реакциям (ядерная реакция деления и реакция синтеза ядер). В этих реакциях выделяется большое количество энергии, в настоящее время они осуществлены на практике и используются как в мирных, так и в военных целях.

Рассмотрим, для примера, широко известную реакцию деления ядра изотопа урана при попадании в него нейтрона на ядро изотопа бария и изотопа криптона с вылетом трех нейтронов

. (3.4)

Для данной реакции, учитывая наличие у компонентов реакции кинетической энергии, согласно закону сохранения энергии можно записать

(3.5)

где Екин и Екин – кинетические энергии всех исходных и конечных продуктов реакции, а ЕЯ( )и ЕN – энергии ядра и нуклона в покое. Учитывая уравнение Эйнштейна E=mc2 и определение удельной энергии связи, последнее равенство можно переписать в следующем виде

(3.4)

где mo() – массы покоя соответствующих ядер или нейтрона. Зная удельные энергии связи δЕсв() разных ядер (Рис.17.), несложно рассчитать добавочную энергию DЕкин = Екин - Екин, выделяемую в этой реакции, она равна »200 МэВ. Эта энергия передается образовавшимся ядрам и трем нейтронам в виде кинетической энергии. Аналогично можно рассмотреть реакцию слияния, например, двух ядер дейтерия и трития в ядро гелия

, (3.5)

расчет показывает, что при этом возникает добавочная энергия в количестве 17,6 МэВ, которая переходит в кинетическую энергию гелия и образовавшегося нейтрона. Для сравнения: энергия связи электронов в атомах порядка 10эВ, а энергия, выделяемая в химической реакции при окислении атома углеводорода (реакция, происходящая при сжигании углеводородного сырья) равна всего 100 эВ. Эти цифры неоспоримо показывают, где находится источник большого количества энергии и перспективность получения энергии за счет ядерных реакций на атомных электростанциях.

3.5.Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Альфа, бета, гамма – излучения.@

Ядерные реакции распада некоторых тяжелых ядер могут происходить самопроизвольно (без внешнего воздействия), при этом кроме нейтронов могут испускаться и другие частицы. Такие ядра называют радиактивными, а явление самопроизвольного (спонтанного) распада ядер с испусканием одной или нескольких частиц называют радиоактивностью. Радиоактивное ядро называют материнским, а ядра, образующиеся в результате распада, называют дочерними. Дочерние ядра также могут оказаться радиоактивными. Вследствие распада число радиоактивных ядер с течением времени уменьшается.

Закон этого уменьшения можно получить теоретически на основе статистических представлений, если учесть, что все ядра идентичны по характеру процессов внутри их. Поэтому любое из ядер с одинаковой вероятностью может распасться в любой момент времени, и распад каждого ядра никаким образом не влияет на распады других ядер. Вероятность распада одного ядра за 1с называется постоянной распада и обозначается буквой λ. Как показали исследования, ядра различных элементов имеют разные постоянные распада и они не зависят ни от каких либо внешних воздействий. Если имеется N радиоактивных ядер с постоянной распада равной λ, то за малый промежуток времени dt из них должны испытать распад dN ядер в количестве пропорциональном λ, N и dt:

-dN = λNdt , (3.6)

где знак – перед dN показывает уменьшение числа ядер. Интегрирование этого уравнения дает

N = Noe-λt , (3.7)

где Nо – число ядер в момент t=0, N – число оставшихся (не распавшихся) ядер к моменту t. Это соотношение называют основным законом радиоактивного распада. Как видно, число нераспавшихся ядер убывает со временем экспоненциально. Наряду с постоянной λ, процесс радиоактивного распада характеризуют еще периодом полураспада Т. Период полураспада Т – это время, за которое распадается половина первоначального количества ядер. Оно определяется условием No/2 = Noe-λТ, откуда следует, что

T = ln2/λ = 0,693/λ. (3.8)

Период полураспада для различных ядер может иметь величины от долей секунды (10-7 с) до астрономических времен (1010 лет).

К основным видам радиоактивности относятся альфа, бета и гамма распады, они были открыты французским физиком Беккерелем в 1896г. Он обнаружил, что уран и его соединения испускают лучи или частицы, проникающие сквозь непрозрачные тела и способные засвечивать фотопластинку. Беккерель установил, что интенсивность излучения пропорциональна только концентрации урана и не зависит от внешних условий (температуры, давления) и от того, находится ли уран в каких-либо химических соединениях. Отклонение излучения в электрическом поле показало, что оно разделяется на a-частицы (ядра гелия), b- частцы (электроны) и g- лучи (электромагнитное излучение с очень малой длиной волны ). Атомное ядро, испускающее g-кванты, a-, b- или другие частицы, является нестабильным или радиоактивным ядром. В природе существует порядка трехсот стабильных атомных ядер, остальные ядра радиоактивны, обычно, это радиоактивные изотопы (радиоизотопы).

При альфа-распаде происходит самопроизвольное испускание ядром α –частицы (ядра ), и это происходит по схеме

, (3.9)

где X – символ материнского ядра, Y –дочернего.

Установлено, что α – частицы испускают только тяжелые ядра, где имеется избыток нейтронов. При распаде, α – частицы уносят почти всю энергию и только малая часть (несколько процентов) остается у дочернего ядра. Поэтому, кинетическая энергия α – частицы может быть очень большой (4-10 МэВ). В воздухе при нормальном давлении пробег α - частиц составляет несколько сантиметров (их энергия расходуется на образование ионов). Покидая ядро, частице приходится преодолевать потенциальный барьер, высота которого превосходит ее энергию, это происходит благодаря туннельному эффекту.

Бета-распад - это самопроизвольный процесс, в котором материнское ядро превращается в другое ядро с тем же массовым числом А, но с зарядовым числом Z, отличающимся от исходного на ±1. Это связано с тем, что β – распад сопровождается испусканием электрона или позитрона (позитрон - элементарная частица сходная во всем с электроном, но имеющая положительный заряд, она является античастицей электрона) или захватом электрона из оболочки атома

(3.7)

Число бета-активных ядер, известных в настоящее время, составляет около полутора тысяч, но только 20 из них являются естественными бета-радиоактивными изотопами. Все остальные получены искусственным путем.

Различают три типа b-распада - электронный, позитронный и К-захват: электронный β- – распад, это реакция, в которой ядро испускает электрон и его зарядовое число Z становится Z+1; позитронный β+ - распад, это реакция, в которой ядро испускает позитрон и его зарядовое число Z становится Z-1; К – захват, это процесс, в котором ядро захватывает один из электронов электронной оболочки атома (обычно из К – оболочки) и его зарядовое число Z становится равным Z – 1, на освободившееся место в К – оболочке переходит электрон с другой оболочки, и поэтому К – захват всегда сопровождается рентгеновским излучением.






Date: 2015-05-18; view: 280; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.018 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию