Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Физика /

Реферат по физике

←предыдущая  следующая→
1 2 3 



Скачать реферат


Реферат по физике

на тему:

“Атомное ядро”

Москва 1996

Оглавление

1 История открытий в области строения атомного ядра 3

1.1 Модели атома до Бора 3

1.2 Открытие атомного ядра 4

1.3 Атом Бора 7

1.4 Расщепление ядра 9

1.5 Протонно-нейтронная модель ядра 11

1.6 Искусственная радиоактивность 12

2 Строение и важнейшие свойства атомных ядер 13

2.1 Основные свойства и строение ядра 13

2.2 Энергия связи ядер. Дефект массы 15

2.3 Ядерные силы 18

2.4 Радиоактивность, g-излучение, a и b-распад 19

Литература 21

1 История открытий в области строения атомного ядра

Изучение атомного ядра вынуждает заниматься элементарными час-тицами. Причина этого ясна: в ядрах атомов частиц так мало, что свойства каждой из них в отдельности не усредняются, а, напротив, играют опреде-ляющую роль.

1.1 Модели атома до Бора

Развитие исследований радиоактивного излучения, с одной стороны, и квантовой теории - с другой, привели к созданию квантовой модели атома Резерфорда - Бора. Но созданию этой модели предшествовали попытки по-строить модель атома на основе представлений классической электродина-мики и механики. В 1904 году появились публикации о строении атома, од-ни из которых принадлежали японскому физику Хантаро Нагаока, другие - английскому физику Д.Д. Томсону.

Нагаока представил строение атома аналогичным строению солнеч-ной системы: роль Солнца играет положительно заряженная центральная часть атома, вокруг которой по установленным кольцеобразным орбитам движутся “планеты” - электроны. При незначительных смещениях электро-ны возбуждают электромагнитные волны.

В атоме Томсона положительное электричество “распределено” по сфере, в которую вкраплены электроны. В простейшем атоме водорода электрон находится в центре положительно заряженной сферы. В много-электронных атомах электроны располагаются по устойчивым конфигура-циям, рассчитанным Томсоном. Томсон считал каждую такую конфигура-цию определяющей химические свойства атомов. Он предпринял попытку теоретически объяснить периодическую систему элементов Д.И. Менделее-ва. Позднее Бор указал, что со времени этой попытки идея о разделении электронов в атоме на группы сделалась исходным пунктом.

Но вскоре оказалось, что новые опытные факты опровергают модель Томсона и, наоборот, свидетельствуют в пользу планетарной модели. Эти факты были открыты Резерфордом. В первую очередь следует отметить от-крытие ядерного строения атома.

1.2 Открытие атомного ядра

Уподобление атома планетной системе делалось еще в начале XX ве-ка. Но эту модель было трудно совместить с моделями электродинамики, и она была оставлена, уступив место модели Томсона. Однако в 1904 году начались исследования, приведшие к утверждению планетарной модели.

При изучении a-частиц Резерфорд, исходя из модели Томсона, под-считал, что рассеивание a-частиц не может давать больших углов отклоне-ний даже при многих столкновениях с частицей. И здесь Резерфорд обра-тился к планетарной модели.

7 марта 1911 года Резерфорд сделал в философском обществе в Ман-честере доклад “Рассеяние a и b-лучей и строение атома”. В докладе он, в частности, говорил: “Рассеяние заряженных частиц может быть объяснено, если предположить такой атом, который состоит из центрального электри-ческого заряда, сосредоточенного в точке и окруженного однородным сфе-рическим распределением противоположного электричества равной вели-чины. При таком устройстве a и b-частицы, когда они проходят на близком расстоянии от центра атома, испытывают большие отклонения, хотя веро-ятность такого отклонения мала”.

Важным следствием теории Резерфорда было указание на заряд атомного центра, который Резерфорд положил равным ±Ne. Заряд оказался пропорциональным атомному весу. “Точное значение заряда центрального ядра не было определено,- писал Резерфорд, - но для атома золота оно при-близительно равно 100 единицам заряда”.

Из последующих исследований и экспериментов Гейгера и Мардсена, предпринявших проверку формул Резерфорда, возникло представление о ядре как устойчивой части атома, несущей в себе почти всю массу атома и обладающей положительным (Резерфорд считал знак заряда неопределен-ным) зарядом. При этом число элементарных зарядов оказалось пропорцио-нальным атомному весу.

Заряд ядра оказался важнейшей характеристикой атома. В 1913 году было показано, что заряд ядра совпадает с номером элемента в таблице Менделеева. Бор писал: ”С самого начала было ясно, что благодаря боль-шой массе ядра и его малой протяженности в пространстве сравнительно с размерами всего атома строение электронной системы должно зависеть почти исключительно от полного электрического заряда ядра. Такие рассу-ждения сразу наводили на мысль о том, что вся совокупность физических и химических свойств каждого элемента может определяться одним целым числом...”

После знакомства с Резерфордом Бор, отказавшись от изучения элек-тронной модели, начал работу в его группе. Обратившись к планетарной модели, Бор создал на ее основе теорию атома Резерфорда-Бора. Резерфорд понял революционный характер идей Бора и обсудил с ним основы этой теории, высказал критические замечания, после чего статьи Бора были опубликованы.

Во время Первой Мировой войны Бор продолжает работать в лабора-тории Резерфорда. В 1915 году он опубликовал работы “О сериальном спек-тре водорода” и “О квантовой теории излучения в структуре атома”. В 1916 году была опубликована статья Зоммерфельда, где он рассмотрел движение электрона по эллиптическим орбитам и обобщил правила квантования Бора. Бор с восторгом отозвался об этой статье. Теория атома после открытий Зоммерфельда стала называться теорией Бора - Зоммерфельда.

В 1936 году Бор выступил со статьей “Захват нейтрона и строение ядра”, в которой предложил капельную модель ядра и механизм захвата нейтрона ядром. Странно, но ни Бор, ни другие не могли сразу предсказать деление ядра, подсказываемое капельной моделью, пока в начале 1939 г. не было открыто деление урана.

1.3 Атом Бора

Бор, как и Томсон до него, ищет такое расположение электронов в атоме, которое объяснило бы его физические и химические свойства. Бор берет за основу модель Резерфорда. Ему также известно, что заряд ядра и число электронов в нем, равное числу единиц заряда, определяется местом элемента в периодической системе элементов Менделеева. Таким образом, это важный шаг в понимании физико-химических свойств элемента. Но ос-таются непонятными две вещи: необычайная устойчивость атомов, несо-вместимая с представлением о движении электронов по замкнутым орби-там, и происхождение их спектров, состоящих из вполне определенных ли-ний. Такая определенность спектра, его ярко выраженная химическая инди-видуальность, очевидно, как-то связана со структурой атома. Все это трудно увязать с универсальностью электрона, заряд и масса которого не зависят от природы атома, в состав которого они входят. Устойчивость атома в целом противоречит законам электродинамики, согласно которым электроны, со-вершая периодические движения, должны непрерывно излучать энергию и, теряя ее, “падать” на ядро. К тому же и характер движения электрона, объ-ясняемый законами электродинамики, не может приводить к таким харак-терным линейчатым спектрам, которые наблюдаются на самом деле. Линии спектра группируются в серии, они сгущаются в коротковолновом “хвосте” серии, частоты линий соответствующих серий подчинены странным ариф-метическим законам.

“Основным результатом тщательного анализа видимой серии линей-чатых спектров и их взаимоотношений, - писал Бор, - было установление того факта, что частота u каждой линии спектра данного элемента может быть представлена с необыкновенной точностью формулой u = Tґ - Tґґ, где Tґ и Tґґ - какие-то два члена из множества спектральных элементов Т, ха-рактеризующих элемент”.

Бору удалось найти объяснение этого основного закона спектроско-пии. Но для этого ему пришлось ввести в физику атома представления о стационарных состояниях атомов, находясь в которых электрон не излуча-ет, хотя и совершает периодическое движение по круговой орбите.

1.4 Расщепление ядра

В 1919 году Резерфордом было сделано новое сенсационное откры-тие - расщепление ядра.

Резерфорд изучал столкновение a-частиц с легкими атомами. Столк-новения a-частицы с ядрами таких атомов должны их ускорять. Так, при ударе a-частицы о ядро водорода оно увеличивает свою скорость в 1,6 раза, и ядро отбирает у a-частицы 64% ее энергии.

Прибор, применявшийся Резерфордом для излучения таких столкно-вений, представлял собой латунную камеру длиной 18 см, высотой 6 см и шириной 2 см. Источником a-частиц служил металлический диск, покрытый активным веществом. Диск помещался внутри камеры и мог устанавливать-ся на разных расстояниях от экрана из сернистого цинка. Камера могла за-полняться различными газами. В частности, ее заполняли азотом.

С помощью многочисленных опытов Резерфорд показал, что в ре-зультате таких столкновений получаются частицы с максимальным пробе-гом, таким же, как у Н-атомов. “Из полученных до сих пор результатов, - писал Резерфорд, - трудно избежать заключения, что атомы с большим про-бегом, возникающие при столкновении a-частиц с азотом, являются не ато-мами азота, но, по всей вероятности, атомами водорода или атомами с мас-сой 2. Если это так, то мы должны заключить, что атом азота распадается вследствие громадных сил, развивающихся при столкновении с быстрой a-частицей, и что освобождающийся водородный атом образует

←предыдущая  следующая→
1 2 3 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»