Справочник по физике для ОГЭ.
Квантовые явления (коды ОГЭ 4.1 — 4.4).
СОДЕРЖАНИЕ:
4.1. Радиоактивность. Альфа–, бета– и гамма–излучения. Реакции альфа– и бета–распада
4.2. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа–частиц. Планетарная модель атома
4.3. Состав атомного ядра. Изотопы
4.4. Ядерные реакции. Ядерный реактор. Термоядерный синтез
Вы смотрели Справочник по физики «Квантовые явления (коды ОГЭ 4.1 — 4.4)». Выберите дальнейшее действие:
-
Перейти в Кодификатор ОГЭ по физике
-
Перейти к Оглавлению Справочника ОГЭ по физике (Степанова и др.)
-
Купить Справочник ОГЭ по физике (Степанова и др.)
OCR-текст раздела (только текст)
4.1. Радиоактивность. Альфа–, бета– и гамма–излучения. Реакции альфа– и бета–распада
Явление самопроизвольного превращения неустойчивых ядер в устойчивые, сопровождающееся испусканием частиц и выделением энергии, называется естественной радиоактивностью. Все химические элементы, начиная с порядкового номера 83, являются радиоактивными. Существует три вида радиоактивного распада: альфа–, бета– и гамма–излучения. Альфа–распад. Превращение атомных ядер, сопровождаемое испусканием альфа–частиц (ядер гелия ). Если – материнское ядро, то превращение этого ядра при альфа–распаде происходит по следующей схеме (правило смещения): , где – символ дочернего ядра; – ядро атома гелия. При альфа–распаде происходит смещение химического элемента на две клетки влево в таблице Менделеева. Бета–распад. Радиоактивные ядра могут выбрасывать поток электронов, которые рождаются, согласно гипотезе Ферми, в результате превращения нейтронов в протоны. В соответствии с правилом смещения массовое число ядра не изменяется: . При бета–распаде химический элемент перемещается на одну клетку вправо в периодической системе Менделеева и, кроме электронов, испускается антинейтрино. Гамма–излучение. Возникает при ядерных превращениях и представляет собой электромагнитное излучение. Имеет высокую энергию. Э. Резерфорд установил, что воздух сильнее всего ионизуют альфа–лучи, в меньшей степени – бета–лучи и совсем плохо – гамма–лучи. Поэтому проникающая способность оказалась самая малая у альфа–лучей (лист бумаги, несколько сантиметров слоя воздуха), а бета–лучи проходят сквозь алюминиевую пластину толщиной в несколько миллиметров. Очень велика проникающая способность у гамма–лучей (например, для алюминия – пластины толщиной в десятки сантиметров).
4.2. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа–частиц. Планетарная модель атома. Идея опытов Э. Резерфорда заключалась в пропускании через тонкие слои различных металлов (фольги) пучков альфа–частиц. В результате опытов было обнаружено, что: – большинство альфа–частиц проходит через фольгу, не отклоняясь; – с увеличением угла рассеяния число рассеивающихся альфа–частиц резко уменьшается; – отдельные альфа–частицы рассеиваются на очень большие углы (порядка 180°). Экран из сернистого цинка Испущенные альфа–частицы Свинцовый коллиматор Свинцовый контейнер с источником альфа–частиц По результатам опытов Резерфорд предложил планетарную модель строения атома:
1) атом имеет ядро, размеры которого малы по сравнению с размерами самого атома (~10–15 м);
2) в ядре сконцентрирована почти вся масса атома;
3) отрицательный заряд всех электронов компенсирует положительный заряд ядра;
4) электроны вращаются вокруг ядра по круговым орбитам.
4.3. Состав атомного ядра. Изотопы. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов. Протоны и нейтроны называются нуклонами. Число нуклонов в ядре называется массовым числом. Заряд ядра кратен элементарному электрическому заряду Q = Ze. Число Z называется зарядовым числом, оно совпадает с номером элемента в периодической системе элементов Менделеева. Число нейтронов N равно разности массового и зарядового чисел: N =A – Z. Ядро химического элемента обозначается как , где X – символ химического элемента. Например, Ядра с одинаковым числом протонов, но различным числом нейтронов являются ядрами одного и того же химического элемента и называются изотопами. Изотопы имеют одинаковые химические свойства, что обусловлено одинаковым электрическим зарядом ядра, но разные физические свойства.
4.4. Ядерные реакции. Ядерный реактор. Термоядерный синтез. Силы притяжения, связывающие протоны и нейтроны в ядре, называются ядерными силами. Свойства ядерных сил: 1) зарядовая независимость – ядерное (сильное) взаимодействие между двумя протонами, двумя нейтронами или между протоном и нейтроном одинаково; 2) короткодействующий характер – ядерные силы быстро убывают с расстоянием; радиус их действия порядка 10–15 м; 3) насыщаемость – ядерные силы могут удерживать друг возле друга в ядре ограниченное количество нуклонов; с ростом числа нуклонов ядра становятся менее стабильными. Энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи.
Измерения показали, что масса покоя ядра М всегда меньше суммы масс покоя нуклонов (протонов и нейтронов), входящих в состав, на величину Δm, называемую дефектом массы: Δm = (Zmp + Nmn) – М.
Энергия связи атомного ядра Есв равна произведению дефекта масс на квадрат скорости света: Есв = Δmс2.
Массу ядер удобно выражать в атомных единицах массы: 1 а.е.м. = 1,67 • 10–27 кг. Ядерными реакциями называются превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействиями с различными частицами или друг с другом. При записи ядерных реакций используются законы сохранения заряда и массового числа (числа нуклонов).