Vandenilio atomas

 1. Vandenilio atomas ir jo spektras. Vandenilio atomas sudarytas iš teigiamai įelelktrinto branduolio ir apie jį skriejančio el. Kadangi branduolio masė yra didesnė už el masę, laikysim, kad branduolys nejuda, o el skrieja apskrita orbita. mv2/r=e2/4ε0πr2(1). mvz=nh/2π(2). Panaudoję (1) ir (2) formules gausime kam = orbitos radiusas. Iš (2) = išreiškiame v ir įstatom į (1). Gauname kad r=ε0n2h2/e2πm. Jei sustatome reikšmes ir skaitom, kad n=1, tai r=0,531A0=0,53*10-10m. Paskaičiuokime, kam = el energ. Pilnoji el enenrg: E=Ek+Ep; iš (1) gaunam Ek=e2/8π ε0r.potenc energ = traukos jėgų darbui: Ep= -e2/4π ε0r. Tada pilnutinė E= -e2/8π ε0r. Matome kad pilnoji el energ yra neigiama ir skaitiniu didumu = kinet energ. Įstatykime radiuso reikšmę: E= -e4m/8ε02n2h2. Pagal boro 3 postulatą išspinduliuotos energ kvantas hυ=En-Em. υ= En-Em/h. Tada υ=e4m/8ε02h2(1/nm2-1/nn2); e4m/8ε02h2=R (ridbergo kons). Taigi υ=R(1/nm2-1/nn2) nm rodo į kokią orbit pereina el, nn rodo iš kokios orbit pereina el. Jei nm=1, tai nn=2,3,4...ir susidaro Laimono serija. Ji yra nematoma. Jei nm=2, tai nn=3,4,5,...ir susidaro Balmerio ser. Ji yra matomoje spktro dalyje. Jei nm=3, tai nn=4,5,6... ir susidaro Pfundo ser. Ji yra infraraud spektro dalyje. υ=R(1/nm2-1/nn2)=R/nm2-R/nn2. R/n2=T (termos). υ=Tm-Tn. El būsena atome galim aprašyt bangine f-ja ψ. Ji turi tenkint stacionar sąlyg. ∆ψ+(2m/h2)(E-U)ψ=0. ∆ψ+(2m/h2)(E+e2/4πε0r)ψ=0. Elektrinis laukas kuriame juda elektronas yra sferiškai simetrinis. Todėl spręsdami šredingerio lygtis ivedam polines koord. Spresdami paskutine lygtį gaunam kad dažnis: υ=e4m/8ε02h2n2. Adiem atžvilgiais dažnis yra tas pats. Elektrono energ yra kvantuojama toliau nuo branduolio ji mažesnė. Franko ir Herco bandymai. Franko ir Herco bandymų tikslas buvo patikrinti Boro teiginių teisingumą, t.y.patikrinti ar egzistuoja atome stacionarinės būsenos. Jeigu pro praretintas dujas leisime tam tikros energijos elektronus, jiems susiduriant su duju atomais pakis ju greitis ir energija. Nustatyta, kad esti dvieju rusiu smugiai: plastiniai ir elastiniai (tamprus ir netamprus). Esant tampraim smugiui elektrono energija nekinta, o esant netampriam smugiui elektrono energija gali buti perduota duju atomui. Buvo keiciamas potencialu skirtumas tarp tinklelio ir katodo ir matuojama anodineje grandineje tekant srovei.Branduoline energetika. Irenginys kuriame vyksta branduolines reakc.vad.-branduoliniu reaktorium. Jis sudarytas is aktyviosios srities su urano strypais, tarpai uzpildyti letinanciom medz(grafitas, vanduo), is srities atspindincios siluminius neutronus ir srities apsauginio sluoksnio apsaugojancio nuo likusio spinduliavimo.Strypai reguliuoja neutronu skaiciu reakc. metu. 2. Boze ir Einsteino , Fermi ir Dirako kvant statist supratimas Kvant statist atsizvelgiam i tai , kad negalim atpazint, kurios nors is dvieju tapatingu mikrodal (molekuliu, elektronu t.t) Todel kvant statist sprendziant daleliu pasiskirstymo pagal koord ir greicius uzdav neskiriam kuri dalele yra nagrinejamame turyje. Kalbama tik apie dalel sk. t.y. keik dalel yra nagrinejamame turyje ir kokius sios dalel turi greicius ir koord. Kvant statisit elementarus fazinis turis negali buti mazesnis uz dydi (h/m)3. Faziniu turiu suprantamas dydis: dΓ=dxdydz*dPx*dPy*dPz; Kvant stat atsizvelgiama i tai, jog tapatingas dalel neatskiriamos. Analizuojant dalel pasiskirstyma fazines erdves narvel laikoma, jog sukeitus vietomis 2 tapatingas dalel, pasiskirstymas nepakinta. Sist sudarytos is n tapatingu dalel, busena kvant mech aprasoma pilnaja bang f-ja ψ, kuri priklauso nuo visu dalel koord ir nuo ju sukiniu orientacijos. Is tapatingu dalel neatskiriamumo principo seka, jog tapatingu dalell sist busena galima aprasyti 2 tipu pilnosiomis bang f-jomis - simetrinemis ir antisimetr. Kvant mech irodoma, kad tapatingu daleliu sist pilnosios bang f-jos tipas priklauso nuo tu dalel sukiniu Lsz projekcijos i isorinio magnet lauko krypti. Daleles, kuriu sukimo projekcija Lsz yra = nelyginiam ± ћ/2 sk. vadinamas Fermijonais. Sioms dalel galioja Paulio draudimo principas, kad viename erdves narvelyje gali buti tik 2 dalel, kuriu sukiniai tures priesinas kryptis. Tokioms dalel aprasyt ir taikoma Fermi ir Dirako stat. Sioje stat pasisikirstyma f-ja pagal energ kiekius: ƒF-D=1/(ew-μ/kT+1. Chem potenc: μ=(U-T*S+PV)/N. F-D f-ja isreiskia vidutini uzpildyma pagal kvantinius buvius. Elementarusis fazinis buvis padalytas is narvelio turio duoda vidutini kvantini buviu sk ∆q = ∆Г/(ћ/m)3. Dalel, kuriu impulso projekcija Lsz=0, arba ±ћ/2 vadinamos bozonais. Siom dalelem yra taikomas Boze Einsteino kvant stat. B-E pasiskirstymo f-ja: ƒB-E=1/(ew-μ/kt-1) Galim parodyt, kad tarp kvant ir klasik statistiku yra rysys. Maksvelo ir Bolcmano ƒM-B = 1/ew/kT Taciau tai buna tik tada, kai nagrinejamu daleliu temperaturos yra dideles ir daleliu tankiai yra mazi. Tokios sistemos yra neishsigimusios. Kai daleliu koncentracija didele ir temperaturos zemos sistema yra ishsigimusi. Apibendrintu bendru pavidalu galime isreiksti taip: f= 1/(ew-μ/kT+δ) 1. F-D, δ = +1; 2.B-E, δ= -1; 3. M-B, δ= 0, μ=0 Subatominiu daleliu klasifikacija Daleles kuriu mase mazesne uz atomo mase vad subatominemis dalel. Siuo metu zinoma daugiau nei 350 subatominiu dalel. Jos pagal mase suskirstomos i 4 grupes: fotnus, leptonus, meronus, barionus. Dalel pasiskirstymas pagal mase isreiksta energijos vienetais galima suskirstyti taip: prie barionu priskiriami hiperionai ir nukleonai; prie mezonu priskiriami kaonai ir pionai; prie leptonu meonai ir elektronai ir poritronai. 3. Fotonines ir fononines dujos Pritaikius Boze ir Einsteino galima isvesti Planko f-le. Kvantus galim isivaizduot kaip tam tikras fotonines dujas. Tarkim tam tikrame turyje V esant pastopviai t esant termodinamineje pusiausv esti spinduliuojantis absol juodas kunas. Fotonams turim taikyti B-E stat, nes ms=0.kvant buviu sk turyje V : dq=V*(S*pi*W^2*dW)/(h^3*c), fotonu sk turije V kuriu dazniai esti intervale υ÷υ+dυ,bus =: dN=(dq)/(е(W-μ)//kT-1)*C2, е(υ,T)=((S*π*υ2)/C3)*((hυ*dυ)/( е(W-μ)//k*T-1) PLANKO F-LE. Absoliučiai juodo kūno emisjos geba. Tarp kristalo sudedamųjų dalel veikia kvezielastingos ryšio jėgos, kurios sukelia dalel judėjimus. Jie skirstomi į vidinius ir savuosius gardelės svyravimus.Vidiniai svyravimai susidaro kristalą sudarančiuose dalelėse. Savuose gardelės svyravimuose dalyvauja visas kristalas. Šalia stacionarinių kristalo gardelės svyrav gali kilti ir vietinių nedaugelio jonų svyrav. Jie susidaro kristalui absorbavus šviesos kvantą, kuris gali sužadint atomus arba jonus. Sis nedaugelio atomų arba jonų svyrav gali sklisti kristale. Tokio svyrav bei sklid procesą vad fononu. Taigi fononai atitinka kristale skildančius svyr panašiai kaip fotonai atitinka šviesos bang. Sužadintas atom gali energijos perteklių atiduot išspinduliuodamas 1 arba kelis fononus sužadindamas kristalo gardelės svyrav. Kristale gali susidaryt fonon bang. Jos turi kvantines sav. Fonono energ panašiai kaip fotono energija W=h*υ. Fonono dažnis nedidelis ir fononinių bangų dažnis yra artimas garsinių svyrav dažniui.Fononų sukinys = 0 todėl fononams turim taikyt Boze-Einšteino stat. Fononai spinduliuojami ir absorbuojami, jų bendras skaičius kinta. Fononams chem potencialas = 0. Elektronų kvant stat pagrindai Kai laidumo el metaluose koncentracijos ir jų energija yr didelės, kai sist yra išsigimusi turime taikyti Ferni ir Diralio statistiką. Elektronų energ būvį sist paprastai nusakom parametrais: narvelio tūriu q, impulso momentu p. El impulses su jo energija yra susieti šiuo saryšiu: P^2= PX^2+ PY^2+ PZ^2=2m*h*υ.čia m- elektrono masė, W= h*υYra nustatyta, kad kvant būvių sk energijos f-ja ir energ didėjant kvant būvių sk didėja. El-ams turim taikyt Fetrni-Dirako stat: ƒF-D=1/ (е(W-μ)//kT -1) Jeigu W-μμ , o skirtumas W-μ>0 ir T→0, tai е(W-μ)//kT →0 Kvarkai yra fermionai ju mase ≠ 0. kvarko elektrinis kruvis q = ±1/3e; ±2/3e. Siuo metu zinomi 6 kvarku tipai:1) 1-aji tipa apraso iprastieji kvarkai 2) keistieji zavieji kvarkai 3)tikruju ir graziu kvarku sandara. Sios trys kvarku seimos sudaro 4, 5, 6 kvarku seimas. Kvarkai turi ir antikvarkus. Antikvarkams R̃,G̃, Β̃ atitinka veliotini, geltona ir oranzine spalvos. Antik spalva yra papildoma kvarko spalvos atzvilgiu todel ji kartu su atitinkama spalva duoda balta spalva. Spalviniais kvant sk reikia naudotis taip: reikalaujama, kad visu hadronu spalva butu balta, t.y. ju kvantinis sk =0. kvarkai yra stiprios saveikos dal. 4. Rentgeno spinduliai UA~1000v Rentgeno spind yra trumpos elektromagnet bangos. Rentgeno spind tyrimas parodė, kad rentgeno spind spektras yra sudėtingas. Jis priklauso ir nuo el energ, ir nuo anodo medž prigimties. Ištisinis rentgeno spektras turi visą eilę monochromatinių lin. Vaizduojant kaip priklauso rentgeno spind intensyvumas nuo bang ilgio:El energi matavimai ir anodo medž. Tyrimai parodė, jog rentgeninis spektras turi dvejopą prigimtį. Stebimos monochromet linijos priklauso tik nuo anodo medž. Dėl šios priežasties monochromat lin vad harakteringuoju spektru. Ištisinis rentgeno spind spektras visiškai nepriklauso nuo anodo medž, bet priklauso nuo el kinet energ. Ši išvada leidžia daryti prielaidą, kad ištisinį spektrą spinduliuoja patys el. Tyrimai parodė, kad ištisinis spektras susidaro staigiai stabdant el jiems praeinant arti atomų branduolių. Charakteringieji rentgeno spektrai ir Mozli dėsnis Charakteringieji rentgeno spind atsiranda pašalinant el iš linijinio atomo sluoksnio. Sunkiųjų elementų atomuose, atomo vidiniai sluoksniai (k, l, m, n) yra pilnai užpildyti. Išorinių sluoksnių el stipriai traukiami branduolio, nes branduolys turi didelį + elektros krūvį. Norint pašalint vidinių sluoksnių el, turėsim apšaudyt didelės energ išoriniais el. Į susidariusią tuščią vietą gali pereiti el iš aukščiau esančių sluoksnių ir perėjimo metu išspinduliojamas didelio dažnio rentgeno kvantas. Fizikas Mozlė nustatė, kad chem elem eilės num-iui didėjant, spinduliuojamų rentgeno spind dažnis didėja. Matem ši f-le: √υ*/R'=α(r-S) čia α=3/4=1/12-1/22..S- ekranavimo konst. Rentgeno spind absorbcija. Rentgenine defektoskopija. Rentgeno spind yra labai skvarbūs. Jie praeina pro daugelį neskaidrių kūnų. Pvz. Šie spinduliai beveik nesusilieja praeina pro popierių, medį, sunkiau pro metalus, betoną. Kuo didesnis medž tankis tuo sunkiau pro ją praeina rentgeno spind.Rentgeno spind einant pro medž jų intensyvumas mažėja. Tarkim turim intensyvumo spind I=I0*е-μX x-medz sluoksnio storis. μ-absorbcijos koef. 1/m=x-medž. Storis, kurį pereinant intensyvumas sumažeja e kartų. Io/I=e. Rentgeno spindulių intensyvumas jiems sklindant per medžiaga mažeja dėl šių priežasčių: 1.nebelieka rentgeno kvanto vyksta tikroji rentgeno spindulių absorcija. 2.gali vykti Komgtono efektas, rentgeno kvantai išbarstomi, sumažėja jų energija dalis rentgeno kvanto energijos perduodama elektronui. Rentgeno spinduliai plačiai naudojami: 1.rentgeno defektoskopijoje 2.rent.diagnostikoje 3.rent.terapijoje. 5. Kvantiniai skaičiai. Norint aprašyti elektronų būvį atome įvedami 4 kvant sk. 1.pirmasis kvant sk žym [n] ir vad pagrindiniu kv sk. Jis nusako energetinius lygmenis atome, kitaip sakant nuo sio kv sk reikšmės priklauso el energ atome. n=1,2,3… 2.antrasis kv sk plečiant Boro teorija buvo įrodyta kad el atome juda ne apskritomis orbitomis bet elipsinėmis. Buvo įrodyta kad n-tają apskritiminę orbitą turi atitikti n-1 elipsinių orbitų. Orbitoms atitinkančioms tą patį pagrindinį sk. Apibūdinti įvedamas šalutinis kv. sk. Jis dažnai vad orbitinio momento, orbitiniu kv. sk. Jis gali turėti reikšmes: l=0,1,2,3...n-1. Paprastai el krūviai žymimi mažosiomis raidėmis s,p,d... Kad būtų žinoma, kurį pagr energ lygį atitinka nagrinėjamas būvis raidės priekyje rašomas pagrindinis kv. sk. El kurį charakterizuoja sk. l ir jis juda skirtingomis orbitomis impulso momentas gali turėti ne bet kokias o tam tikras diskretines reikšmes priklausančias nuo šaltinio kv. sk. Le=(h/2π)*√L(L+1) =ћ*√L(L+1). 3.Panašiai kaip elektros srovė tekanti žiedo formos laidininku, taip ir el skriedamas orbita sukuria magnet lauką. Vad be orbitinio mechan impulso atomo el turi ir su juo susijusi orbitinį magnet momentą. Esant atomui magnet lauke el orbitos plokštuma verčiama pasisukti. Tačiau būdinga, tai kad el orbitos plokštumos padėtis erdvėja, taigi ir vektorių orentacija erdvėje magnet lauko krypties atžvilgiu negali būti bet kokia. Čia t.p. galimos tokios erdvinės padėtys kad galiotų kvantavimo sąlyga. Lz=m(h/2π) m- magnetinis kv.sk. Atomo sąveikos molek rušys, Molekulinė spektrų sąvoka. Atskirų molek emisijos ir absorcijos spektrai yra juostų visuma. Juosta sudaro labai arti viena šalia kitos išsidėstę spektro linijos. Molekuliniai spektrai vad juostiniais spektrais. Juostos molek spektruose pastebimos infraraud, regim ir ultraviol bangų diapazonuose. Molek spektro atskira linija atsiranda kintant molek kvantuotai energ. Molek pilnutinė kvantuota energ W=Wr+We+Wv. Molekulės energijos atitinkamų dalių pokyčiai ΔWr;ΔWe;ΔWv taip pat įgyja diskretines vertes ir bendras molek energ pokytis: ΔW=ΔWr+ΔWe+ΔWv . Pagal Boro taisyklę kvanto kurį išspinduliuoja molek kintant jos energ būsenai dažnis: ν= ΔW/h. Bandymais nustatyta kad ΔWr10-9m, gretimo atomo potencialinio barjero aukštis sumažeja, nes vieno atomo elektronas saveikauja su kito atomo branduoliu ir atvirkščiai. Kristaliniuose buviuose atstumai tarp atomu yra mažesni dnλ=2d, k=nπ/d. Atsispindėję bangos bus skirtingų fazių ir susidėdamos viena kitą silpnins. Kritusi banga praeis kristalą beveik neatspindėdama, t.y. elektronas judės taip lyg būtų laisvas ir f-jos E=f(k) grafikas bus parabolė. Didėjant banginiam sk k t.y. mažėjant bangos ilgiui atsispindėjusių bangų energ didėja. Kuo mažiau k skirsis nuo dydžio π/d tuo daugiau E=f(k) skirsis nuo parabolės.Kreivė atitinkamose vietose sutruksta. Išryškėja draudžimųjų energijų sritys. Matome kad kintant k nuo 0 iki π/d el būvius atitinka energ intervalas nuo 0 iki Emax1-tai pirmoji galimoji kristalo energ zona. Kai banginis sk kinta nuo ±π/d iki ±2π/d elektronų energ pokytis gali būti = nuo Emax1iki Emax2 Fundamentalios saveikos Visus procesus kuriuose dalyvauja daleles salygoja ju saveika. Saveikos tipai; gamtoje zinomos 4 fundamentalios saveikos: 1) stiprioji 2) elektromagetine 3) silpnoji 4) gravitacine. Geriausiai zinomas ju pasireiskimas – branduolines jegos. Elektromagnetine saveika pasireiskia tarp ielektrintu daleliu ( kulonines jegos). Silpnoji saveika budinga visoms isskyrus fotono dalelems. Geriausiai zinomas jos pasireiskimas atomu branduoliu β virsmai ir nestabiliu daleliu irimas. Gravitacine saveika – universali. Budinga visiems visatos kunams. Viena saveika nuo kitos skiriasi saveikos stiprumo konstanta a, veikimo nuotoliu R, ir saveikos trukme τ. Elektromagnetines ir gravitacines saveikos stiprumas priklauso nuo atstumo tarp daleliu. 9. Laidininkai, puslaidininkai ir dialektrikai juostinės teorijos požymiu. Elektronų savybės užpildytoje ir neužpildytoje zonoje žymiai skiriasi. Išorinis elektrinis laukas gali pakeisti judėjimą kristale tik tų elektronų, kurie yra nepilnai užpildytoje zonoje. Elektrono judėjimo pokytis susijęs su jo energijos pkyčiu o pastarasis galimas tik tuomet kai zonoje yra laisvųjų energijos lygių. Pilnai uždarytoje zonoje laisvų energijos lygių nėra ir veikiami tik elektrinio lauko jie iš vienos zonos į kitą pereiti negali. Medžiagų pasisikirstymą į laidininkus puslaidininkus ir dialektrikus zoninė teorija aiškin remdamasi valentinės zonos užpildymu elektronais. Jeigu kristalo valentinė zona nevisai užpildyta elektronais arba valentinė zona ir laidumo zona viena kita padengia turėsime laidininką. Jei valentinė zona atskiria nuo laidumo zonos tam tikra draudimo zona tai neveikiant išoriniams faktoriams kristalas elektrai nelaidus laikoma, kad esant draudimo zons pločiui iki 1 elektronvolto turėsime puslaidininkus o kai draudimo zonos plotis sieks apie 10 elektronvoltų, tai bus dialektikas. Norint keisti puslaidininko savybes į jį galime įterpti priemaišas, kurios padidina arba elektroninį laidumą arba skylinį laidumą. Elektros srovę puslaidininkyje gali pernešti elektronai tada turėsime n tipo puslaidininką arba skylės- p tipo puslaidininkas. Draudimo zonos viduje susidaro donoriniai priemaišiniai lygmenys, kuriuose yra laisvųjų elektronų. Akceptoriniame priemaišų sluoksnis kuriame yra teigiamų jonų perteklius.Atomo branduolio sandara.-He2+ atomo branduoliai, : e- , : trumpos elektromagnetines bangos. Taigi branduoliai gali spinduliuoti , daleles ir jų bangas. Rusų moksl. Ir vokiečių moksl. Heizenbergas nepriklausomai vienas nuo kito paskelbė kad atomo branduolys yra tarpusavy saveikaujančių protonų ir neutronų sistemą. Protonai ir neutronai vienu vardu vadinami nukleonais. Protonas yra vandenilio kurio masės skaičius A=1 branduolys. Tai stabili dalelė ir ji turi teigiamą elektros krūvį q=1.6*10-19C. Protono sukinio kvantinis skaičius ms1/2, todėl jam taikomas Paulio principas. Neutronas yra elektriškai neutrali dalelė. Laisvame būvyje neutronas yra nestabilus, jis virsta protonu išspinduliuodamas  dalelę ir elektroninį antineutriną: np+e+e. neutrono kvantinis skaičius ms1/2. Atomo branduliai esti stabilūs ir nestabilūs. Visų branduolių charakteristikos yra šios: 1. elektros krūvis; 2.masė (tankis) ρ=(103÷104)kg/m3; 3. spindulys Rb=1.5*10-15A1/3 čia A- cheminio elemento masės skaičius; 4. Energijos spektras; 5. Ryšio energija; protonų ir neutronų skaičių branduolyje oriimta žymėti A ir vad. Masės skaičiumi. Z-protonų skaičius; N-neutronų skaičius; A=Z+N 10. Branduolio modeliai.Kuriant nuoseklia branduolio teorija susiduriama su tokiais sunkumais:1.Dar nepakankamai issiaiskinta branduoliniu jėgu prigimtis; 2.Dėl didelio skaiciaus daleliu branduolyje jas aprasancios lygtys sudetingos;3.Del nukleonu stipriosios saveikos reikia atsizvelgt i ju kolektyvini pobudi.Todel ir siuo metu neturim nuoseklios branduolio teorijos.Siuo metu dazniausiai minim 2 atomo branduolio modeliai:1.laselinis, 2.sluoksninis.1) Boras ir Frenkelis nepriklausomai viens nuo kito atkreipe demesi i atomo branduolio ir skyscio laselio panasuma.Abiem atvejais tarp daleliu veikia trumpasiekes jegos.Ivairiu elementu branduolio medz tankis praktiskai vienodas,tode galim matyt,kad branduoliai mazai spudus.Taciau esminis skirtums tas,kad branduoli sudaro ielektrintas nespudus skystis, kurio busena apraso kvant mech.2)Aiskinant sluoksnine atomo sandara lemiamas vaidmuo teko Paulio principui.Nukleonai yra kaip fermijonai ir el,todel jiems galioja Paulio draudimo principas.Remiantis tuo ir buvo pasiulitas sluoksninis branduolio modelis.Pagal ji yra 2 nukleonu busenos:a)protonams, b)neutronams.Sios busenos yra uzpildomos nepriklausomai viena nuo kitos.Todel nukleonai branduolyje panasiai kaip el atome sudarys tam tikrus sluoksnius ir pasluoksnius.El juda centriniam elektriniam lauke,o nukleonai branduolyje juda branduoliniam lauke,kurio negalim laikyt centriniu.Branduoliniu jegu savybes ir ju aiskinimas.Nukleonu saveikos pozymiai:1.Saveika yra trumpasieke(r0=10-15m)2.Si saveika nepriklauso nuo nukleonu kruvines busenos3.Ji priklauso nuo saveikaujanciu nukleonu sukiniu oriantacijos4.Branduolines jegos pasizymi isotinimu.tarpusavyje saveikauja ne bet koks nukleonu skaicius.Is trumpasiekes nukleonu saveikos darom isvada,jog saveikos siekis gali but mazas tik tuomet,kai virtualiuju dalel energ yra pakankamai didele. Is reliatyvumo teor seka,kad jos energ E≥mc2,tai reiskia,kad virtualios dalel mase turi but mazdaug 300 kartu didesne uz el mase.Remdamasis siais samprotavimais Jukava teige,kad gamtoje turi egzistuot tokios virtualios dalel.Kadangi ju mase yra tarpine tarp el ir nukleono,tokios daleles buvo pavadintos mezonais. Tos daleles buvo pavadintos π mezonais (pionais).Jie gali buti teigiami,neigiami ir neutralus.Ielektrintu pionu kruvis = elementariajam kruviui q=1,6·10-19C.Piono mase yra = 273·me.Neutraliu pionu mase mazesne uz ielektrintu 264·me.Pionai sukinio neturi ms=0 jie nestabilus.Ielektrintu pionu gyvavimo trukme 10-8s,o neutraliu 10-16s.Siuo metu gyvuoja pionine branduoliniu jegu hipoteze.Branduolyje vyksta pioniniai virsmai,t.y. protonas virsdamas i neutrona isspinduliuoja teigiama piona arba neutronas virsdamas i protona turi islaisvinti arba atpalaiduoti neigiama piona. p↔n+π+; p↔n+π-.Siu virsmu metu susidaro stiprios atomines jegos. p↔p+π0; n↔n+π0. 11. Branduolio rysio energija.Specifinio rysio energija ir mases defektas.Tarp branduolio nukleonu(protonu ir neutronu)veikia branduolines traukos jegos ir branduolys yra pastovus.Apie branduolio nukleonu tarpusavio rysio stipruma galima spresti is vad. rysio energijos.Atskiro nukleono rysio energ yra = darbui,kuri reikia atlikti islaisvinant ji is branduolio.Visa rysio energ matuojama darbui,kuri reikia atlikti suskaldant ja i atskirus nukleonus.Tiksliai ismatavus branduolio mase nustatyta,kad branduolio mase visuomet mazesne uz ji sudaranciu daleliu masiu suma.Si sumini nukleonu mases sumazejima galima paaiskinti rysio energ issiskyrim susidarant branduoliui.Jei susidarant branduoliui nukleonu masiu suma sumazeja Δm,tai pagal energijos ir mases rysio f-le issiskyrusi rysio energ :ΔE=Δmc2.Tarkime,kad branduoli,kurio mase M sudaro Z protonu ir N neutronu:N=A-Z.Protonu mase mp,neutronu mn.Tada randame,kad Δm=(Z·mp+N·mn)-M; mases defektas: Δm=(Z·mp+(A-Z)mn)-M. Rysio energija ΔE=[ Z·mp+(A-Z)mn]-M·c2.Sioje f-leje skaic.rysio energ mase turime isreiksti kg,tuomet energija bus isreiksta dziauliais.Praktiniuose skaiciavimuose patogiau naudoti ne branduolio mase,o Ma(at. mases vnt.)1-At. Mases vnt.=1,6·10-27kg.Jeigu naudosime atomine mase,tai vietoj protono mases mp turime imti vandenilio atomine mase mH isreiksta at.m.vnt.Tuomet mases defektas Δm=Z·mH+(A-Z)mn-Ma.Ir tuomet rysio energija paskaiciuota MeV. ΔE=931,1[Z·mH+(A-Z)-Ma]. Is esmes rysio energija priklauso nuo nukleonu skaiciaus branduolyje.Sunkiasniuju branduoliu rysio energija didesne. Rysio energiju palyginimui skaiciuojame taip vadinama specifinio rysio energija,t.y. energija tenkanti vienam nukleonui. δE=∆E/A. Dalelių registravimo būdai(geigerio skaitiklis, Vilsono kamera, burbulu kamera) Geigerio skaitikliai dažnai vad išlydžio skaitikliais. Geigerio skaitiklį sudaro tam tikros formos pailgas vamzdelis, kurio vidinė sienelė padengiama plonu metaliniu sluoksniu ir per vidurį pratempiama vielutė. Ta vielutė įelektrinta teigiamai, o vidinė sienelių danga neigiamai. Vamzdelis užpildomas inertinėmis dujomis. Patekusi i skaitikli (γ fotonas) radioktyvi dalelė jonizuoja dujas. Tarp katodo ir anodo sudaromas pakankamai stiprus elektrinis laukas. Atsiradusios teigiamos ir neigiamos dalelės stipriai pagreitinamos ir judedamos papildomai jonizuoja dujas. Susidaro srovės nešėju greitis. Vilsono kamera: jeigu per persotintus garus praleks dalelė, tai jos kelyje susidarys jonų. Šie jonai virsta kondensacijos centrais sudarydami mažyčius lašelius. Visame dalelės kelyje lieka plonas vandens lašelių pėdsakas. Iš šio pėdsako galime nustatyti dalelės judėjimo trajektorija.brez: Jei stumokli staigiai truktelsim žemyn tai prisotintieji garai virs persotintieji ir jonizacijos centrai virs kondensacijos centrais. 12. Radioaktyvusis suirimas ir jo desnis. Cheminiuose junginiuose rysi tarp atomu palaiko isoriniai atomo elektronai.Atomo branduolys visuose cheminiuose reakcijose dalyvauja kaip vientisas dydis,nes protonus ir neutronus branduolyje risa stiprios branduolines jegos.Cheminis elementas nepakis,jei atomai neteks ir visu el, jis taps tik ielektrintu.Tik pakitus atomo branduolio elektriniam kruviui vienas cheminis elementas gali virsti kitu.Branduolio elektros kruvio pakitima sukelia isspinduliuojamos α ir β daleles. 1)Tarkime,kad radioaktyvus branduolys isspinduliuoja α dalele 42He.Tarkime,kad turime radioaktyvu elementa AZX→42He+A-4Z-2Y+Q; 22688Ra→42He+22286Rn. 2) β sudaro elektronu arba pozitronu srautas β→0-1℮ ; 0+1℮~0,9c islieka radioaktyvaus atomo branduolio.Zinome,kad atomo branduoliai sudaryti is pozitronu 11p ir neutronu 10n. El bei pozitronai susidaro branduolyje vykstant vidiniams pakitimams: 10n→11p+0-1℮+ν (antineutrinas); 11p→10n+0+1℮+ν (neutrinas); AZX→0-1℮+Z+1AY; AZX→ 0+1е+Az-1Y, γ- trumpos elektromagnetinės bangos. γ→ hν. Radioktyvusis branduolys spinduliuodamas α ir β dalelės, kuri laiką esti sužadintas ir pereidamas i nesužadintą būvį išspinduliuoja energijos perteklių. Pažymėkime skylančio branduolio būvį z, o po skilimo susidariusių ir dalelių zi. Tuomet krūvių išsilaikymo dėsnių užrašykime taip: z=ni=1∑zi.Taip pat galioja ir masės skaičiaus išsilaikymo dėsnis, kurį galime išreikšti taip: A=∑Ai. A- motininio branduolio masės sk. Ai- radioktyviojo skylimo gautų branduolių ir dalelių masės sk. Dėsnis:Radioktyviųjų medžiagų spinduliavimo aktyvumas laikui slenkant mažėja. Kai kurių radioktyviųju elementų spinduliavimo aktyvumas mažėja greitai (sekundėmis), o kitų lėtai (metai, milijonais). Tarkime, kad pradiniu laiko momentu turime iš viso N radioktyvių branduoliu. Praslinkus laikui T liks 1/2N nesuirusių branduolių. Praslinkus T liks 1/4N nesuįrusiu branduolių. T- dydis vad. Duotosios medž. puskiekio periodu. Kaip vyksta radioktyvusis skilimas: tarkime turime N radioktyviosios medž. branduolių. Per nykstamai mažą laika dt suirs dN branduolių. Suires dN branduolių sk. N ir laikui dt: dN~Ndt dN=-λNdt, čia λ-irimo konst. Irimo konst parodo tikimybę, kad radioktyvusis branduolys suirs per laiko vnt. dN/N=-λdt. Minuso ženklas parodo, kad laikui slenkant nesuires branduolių sk mažėja. ∫dN/N=-∫λdt lnN=-λt+C. Integravimo konst C nustatome iš pradinių sąlygu. t=0 N=N0 C=lnN0 lnN=-λt+lnN0 lnN-lnN0=-λt lnN/N0=-λt N=N0e-λt radioktyvaus skylimo dėsnis. λ- reikšmę nustatome iš eksperimentinių matavimų. Raskim ryši tarp puskiekio periodo T ir irimo konst λ. Jei t=T, tuomet N=N0/2, λ=ln2/T. Tos pačios medž vieni atomai egzistuoja ilgesnį laika kiti trumpesni. Todėl norint įvertint gyvenimo trukmę dar naudojam vidutinio gyvavimo trukmės savoka. τ=1/λ- viduti gyvavimo trukmė. 13. Dirbtinis radioktyvumas. Kai kurių branduolinių reakciju metu susidarę nauji elementų izotopai yra radioktyvus. Izotopais vad cheminiai elementai, kurie turi tą patį eilės numeri periodinėje elementu lentelėje, bet nevienoda masės sk. Pirmieji tai pastebėjo fizikai Kiuri. Jie nustatė, kad bomborduojant aliuminį α dalelėmis, be neutronu spinduliuojami ir pozitronai. Būdinga, tai kad nutraukus aliuminio bombordavima neutronai nebespinduliuoja, o pozitronai dar kurį laika spinduliuoja. Vėliau buvo nustatyta, kad švytinant elementus α dalelėmis protonais, neutronais, didelės energijos kvantais susidaro nauji radioktyvus izotopai, kurie gali spinduliuoti α, β, γ spind. Šis reiškinys vad radioktyvumu. Dirbtiniu budu gautų izotopu spinduliavimo trukmė įvairi. Pvz: bomborduojant borą α dalel, branduolys išspinduliuoja neutroną, susidaro radioktyvus azoto izotopas. 105B+42He→137N+10n, 137N→136C+0+1e+ν, 137N T≈10min. Italu fizikas Fermi pirmasis gavo radiokyvius izotopus švytindamas stabilius elementus neutronais. Pvz:fosforo izotopas absorbaves neutronus tampa radioktyviu izotopu: 3115P+10n→3215P+hν. Radioktyvaus fosforo puskiekio periodas T≈14,3 dienos. Jis išspinduliuodamas neutroną ir antineutrina virsta stabiliu sieros izotopu. 3215P→3216S+0-1e+ν. Šiuo metu branduolio dalijimosi dalyvauja visi cheminiai elementai. Pramoniniu budu radioktyvus izotopai gaunami atominiuose reaktoriuose veikiant neradioktyvius elementus stipriu neutronų srautu. Branduolių dalybos reakcijos Bomborduojant uraną neutronais, vyksta branduolio dalybos reakc, t.y į 2 mažesnius branduolius. Pastebėkim, kad dalybą gali sukelti tik lėtieji neutronai.U236 dalyba yra asimetrinė, t.y šis branduolys pasidalyja į 2 nelygias dalis ir matavimai rodo, kad masių santykis m2 /m1=1,45 ir atitinkamai šių dalių energijos kiekiai taip pat yra skirtingi E1/E2=1,45. Taigi šiuos santykius galime rasti pasinaudoję judesio kiekio bei energ tverm dėsniais: m1V1= m2V2 ; (m1V1)2 /2= (m2V2)2 /2 ; E1/E2 = m2 /m1 ; Dalybos procesas yra statistinis ir šios dalybos metu papildomai nuo 2 iki 3 neutronų. Jeigu branduolio masė yra didesnė už skeveldrų masių sumą, tai dalyba yra nestabili, nes jos metu turi išssikirti energ. Energ reikalinga sukelti dalybai vad aktyvacijos energ. Branduolinės jėgos stengiasi išlaikyti branduolio stabilumą panašiai kaip ir skysčio lašo paviršinės jėgos. Kad barnduolys patirtų dalybą turime suteikti aktyvacijos energ. Žinome, kad branduolyje elektrostatinės jėgos yra proporcingos cheminio elemento eilės numerio kvadratui ir antra vertus ryšio jėga branduolyje priklauso nuo protonų ir neutronų sk branduolyje, t.y, nuo masės sk A , todėl branduolys elgsis priklausomai nuo dydžio Z2/A. Kuo didesnis Z2/A, tuo mažesnės reiks aktyvacijos energ: nustatyta, jei Z2/A>45, tuomet nėra reikalo branduoliui suteikti aktyvacijos energ.t.y branduolys pasidalins savaime. 14. Branduolinių reakcijų energija. Vykstant branduolinėms reakcijoms turi būti patenkinti visi tvėrmės dėsniai, t.y energijos, impulso, impulso momento, elektros krūvio, sūkinio ir pan. Vykstant branduolinėms reakcijoms energija gali būti išspinduliuojama ir absorbuojama. Reakcijos energetinio Efektas gali būti paskaičiuotas sudarant reakcijos energetinį balansą.panagrinėkime du atvejus: 1.tarkime turime 47Li+11H apšaudome protonu, ko pasekoje susidaro dvi detalės 24 H + 24H + +10e Jeigu sustatytume mases ir paskaičiuotume protonų ir dalės kinetines energijas, tai gautume, kad šios reakcijos metu, išsiskyrusis energijos kiekis būtų ∆E=17,35MeV Energija teigiama, energija išskyriama. 2. Turime 714 N + 24He = 817Q + 11H. paskaičiuojame energiją ∆E=-1,16MeV energijos pokytis neigiamas, šios reakcijos metu energija absorbuojama. Jei energijos išskiriamos, tokios reakcijos vadinamos egzoterminėmis, o jei sugeriamos tai endoterminėmis. Elementarios daleles Fizikines sistemas galima suskirstyti pagal ivairius pozymius, pvz.: pagal kuno ar daleliu matmenis; atstuma tarp ju; paal veikianciu jegu rusis. Mus besupancius kunus paprastai suskirstome i dvi pagrindines kryptis: makrokunai ir mikrokunai. Pagal siu dienu samprata neturincios vidines strukturos , t.y. nevaldomos daleles vadinamos elementariosiomis dalelemis. Elementariu daleliu svarbiausios charakteristikos yra sios : 1) Daleliu mase( ji isreiskiama MeV arba Gev ir paprastai nurodoma ne ju rimties mase m, o ju rimties energija E0 = mc2 . lengviausi yra neutrinai, sunkiausi yra tarpiniai bozonai. 2) Vidutine gyvavimo trukme. Dauguma daleliu yra nestabilios ir virsta kitomis dalelemis. Daleliu vidutine gyvavimo trukme τ ir sis dydis yra ju stabilumo matas. Elektronas , protonas, fotonas, neutrinai yra absoliuciai stabilios. τ = ∞ . neutronas yra nestabili dalele ir jos gyvavimo trukme τ ≈ 896s. Egzistuoja daleles, kuriu gyvavimo trukme ( τ = 10-8 s ir dar maziau). 3) Mikrodaleliu sukinys ir savasis impulso momentas. 4) elektros kruvis.5) magnetinis momentas. Beveik visoms dalelems budingas dvi fundamentalios savybes: a) ju savitarpio virsmai. b) mikrodalele turi porininka ( antidalele). Antidalele iprasta zymeti daleles simboliu pazymint virsuje bangele. Daleliu virsmaiir ju isnykimai paprastai vadinami anibiliacija. Pvz.: elektronas jungiasi su poritronu ivyksta anibiliacija e0-1 + e0+1= γ + γ + (γ) – fotonai. Teoriskai tiketina hipoteze kad is antidaleliu galima sudaryti antimedziaga. Tuomet is tokiu daleliu sudarytas antibranduolys sudarytas is antiprotonu ir antineutronu ir aplink skriejanciu poritronu. Kadangi poritronai ir elektronai anihiliuoja, luos galima stebeti dideles energijos greitintuvuose. Todel antiatomo isspinduliuotas antifotonas yra tapatus isspinduliuotam atomui. Jeigu kai kur visatoje ir egzistuoja antimedziaga ja spektroskopisaki aptikti negalima. 15. Grandininė branduolių reakcija Branduolių dalijimosi metu išsiskiria dideli energijos kiekiai, be to dalyjantis branduoliui spinduliuojami antrinai neutronai (2-3). Panaudojus šią antrąją dalijimosi ypatybę galime sukelti grandininę reakciją. Sakykime yra išspinduliuojami 2 neutronai. Tegu šie neutronai būtinai susiduria su kitais dviem branduoliais ir priverčia juos dalintis, tuomet išsiskirs 4 neutronai, kurie suskaldo kitus 4 branduolius, kuriems dalijantis išsiskirs 8 neutronai ir taip toliau. Kad reakcija pradėtų vykti turime turėti masę didesnę už kritinę masę. Žinoma, kad tokio pobūdžio branduolinę reakciją turėsime tik idealiu atvejuPaprastai irenginiuose kur sukeliama grandinine reakcija be aktyviosios medz. Yra ir kitu medz(silomkaitis, letintojas, apsaugines medz). Tos medz sugere tam tikra neutronu sk. Ir todel dalis antriniu neutronu nedalyvauja reakc.tikimybe kad branduolys pagaves neutrona pasidalis: = (dalijimosi) / (dalijimosi)+(isbarstymo)+(radiacinio pagrobimo) Branduolines grandinines reakc panaudojamos atomineje energetikoje. Branduoliu sintezes reakcijos. Reakcijos kuriose lengvuju elementu branduoliai jungiasi sudarydami sunkesnius branduolius vad. Branduoliu sintezes reakcijomis. Jos buvo gautos labia aukstose temperaturose tode dar vadinamos termobranduolinemis reakcijomis. Kad ivyktu brand. sinteze brand turi priarteti iki atstumo r0=2x10-15 m, ir turi buti temperatura 107 K. Sintezes reakcijai gauti reikalinga temp. galima gauti pirminio uztaiso 235U(urano 235)atomines bombos sprogimu. Jos center temperatura akimirka buna 1070 K. Prasidejus reakcijai ivyksta vandenilio uztaiso sprogimas. Si reakcija nevaldoma. Sintezes reakcijai vykdyti reikia tam tikrame turyje ir gana ilga laika palaikyti 1080 K. Ja gauname pro plazma praleide labai stipria srove ir issiskyrusi Dzaulio siluma Q= I*U*t. Karsta plazma besiliesdama su indo sienelemis vesta, o sieneliu medziaga garuoja. Norint isvengti sio proceso plazma reikia atitraukti nuo indo sieneliu, tam panaudojame pacios sroves sukurta magnetini lauka. Veikianti Lorenco jega plazma suspaudzia i siaura siula ir atskiria nuo indosieneliu. Taciau ilga laika tokia temp. nepavyksta islaikyti, nes tas plazmos siulas deformuojasi ir pradeda leistis su indo sienelemis. Plazmos siulo padeti galima dalinai stabilizuoti ja patalpinus i isorini toroidini magnetini lauka. Irenginys, kuriame naudojamas toroidinis magnetinis laukas vadinamas tokomaku. Tokomake magnetinis laukas formuoja plazmos virvele, o rites toroidinis laukas stabilizuoja jos padeti. Tokiuose irenginiuose galima ilgesni laika islaikyti pastovia plazma. 1. Vandenilio atomas ir jo spektras. Franko ir Herco bandymai. Branduoline energetika 2. Boze ir Einsteino , Fermi ir Dirako kvant statist supratimas. Subatominiu daleliu klasifikacija 3. Fotonines ir fononines dujos. Absoliučiai juodo kūno emisjos geba. Elektronų kvant stat pagrindai. Kvarkai 4. Rentgeno spinduliai. Charakteringieji rentgeno spektrai ir Mozli dėsnis . Rentgeno spind absorbcija. Rentgenine defektoskopija 5. Kvantiniai skaičiai. Atomo sąveikos molek rušys, Molekulinė spektrų sąvoka 6. Optiniai kvantiniai generatoriai ir jų veikimo principas 7. Kieto kuno fizikos elementai. Atomo energijos lygmenu skilimas susidarant kristalams 8. Energijos zonu susidarymas supaprastintame kristalo modelyje. Fundamentalios saveikos 9. Laidininkai, puslaidininkai ir dialektrikai juostinės teorijos požymiu. Atomo branduolio sandara 10. Branduolio modeliai. Branduoliniu jegu savybes ir ju aiskinimas 11. Branduolio rysio energija.Specifinio rysio energija ir mases defektas. Dalelių registravimo būdai(geigerio skaitiklis, Vilsono kamera, burbulu kamera) 12. Radioaktyvusis suirimas ir jo desnis 13. Dirbtinis radioktyvumas. Branduolių dalybos reakcijos 14. Branduolinių reakcijų energija. Elementarios daleles 15. Grandininė branduolių reakcija. Branduoliu sintezes reakcijos

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!