Α-бөлшектердің шашырауы бойынша Резерфорд тәжірибесі. Ядро өзара әсерлесетін протондар мен нейтрондардың жүйесі ретінде
жүктеу/скачать 1,05 Mb.
|
-б лшектерді шашырауы бойынша Резерфорд т жірибесі
Лекция-7, dokumenpub a-9786010446380, 1. Атом ядросыны рамы, зарядтары, массасы
| α-бөлшектердің шашырауы бойынша Резерфорд тәжірибесі. Ядро өзара әсерлесетін протондар мен нейтрондардың жүйесі ретінде. Атомның күрделі бөлшек екендігін анықтаған соң ғалымдар оның әртүрлі теориялық моделдерін ұсынды. Атомның алғашқы модельдерінің бірін 1903 ж Дж. Томсон ұсынды. Бұл үлгіде атом радиусы 10 - 10м оң зарядталған шар ретінде қарастырылады. Шардың ішінде тепе - теңдік жағдайының маңында электрондар тербеліп тұрады. Электрондардың теріс зарядтарының қосындысы шарға біркелкі таралған оң зарядты теңестіреді, сондықтан тұтас алғанда атом электр бейтарап бөлшек болады. Кейінгі зерттеулер бұл модельдің дұрыс емес екенін көрсетті, сондықтан Томсон моделі қазір тек тарихи тұрғыдан қарастырылады. Атомның ішінде электр зарядтарының орналасу тәртібін анықтау үшін 1911 жылы Резерфорд өзінің шәкірттері Г. Гейгер және Марсденмен бірге тәжірибе жасады. Резерфорд жасаған тәжірибені қарастырып көрейік. Қорғасыннан жасалған контейнердің түбіне Альфа бөлшектер шығаратын радиоактивті Радий элементін орналасқан. Альфа бөлшектері өзекше (қалған альфа бөлшектерін қорғасын жұтып алады) тарала отырып фольганы соққылайды. Фольгадан өткен альфа бөлшектерді экран тіркеп отырады. Резерфорд альфа бөлшектерінің ауытқымай бірден фольгадан өтіп кететінін байқады. Алайда, альфа бөлшектерінің аз бөлігінің 900 – тан артық бұрышқа ауытқуы, яғни олар фольгаға соғылып кері бағытта ұшатыны таңдандырды. Сегіз мыңға жуық бөлшектердің біреуі ғана осындай үлкен бұрышқа ауытқиды екен. Резерфорд оң зарядталған альфа бөлшектерінің өз бағытынан ауытқуы, оның жолында оң зарядталған «бір нәрсемен» кездесуінен деп түсіндірді. Бұл ядро болатын. Ядро оң зарядталған, оның радиусы 10 - 15м. Атомның массасы түгел дерлік ядроға шоғырланған. Оны айнала әртүрлі орбитамен теріс зарядталған электрондар қозғалып жүреді. Ең шеткі электрон орбитасының радиусы атомның радиусына тең. Бұл үлгі Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтындықтан оны атомның планетарлық моделі деп атады. Модель бойынша атом көлемінің басым көпшілігі «бос» болып шығады, ядроның радиусы атомның радиусынан 100 000 есе кіші Атом ядросы оң зарядталған протоннан және электр заряды жоқ нейтроннан тұрады. Протон мен нейтронның массалары жуықтап алғанда өзара тең деп санауға болады. Ядролық бөлшектердің массасы массаның атомдық бірлігімен өлшенеді. Сонда 1 м.а.б. көміртек атомының бейтарап. изотоптың масса бөлігіне тең яғни Авогадро санының кері шамасынан мына түрде есептеп шығаруға болады. 1923 жылы Д. Иваненко мен В. Гейзенберг ядроның протон нейтронды моделін ұсынды. Осыған сәйкеспротонның массасы mе= 1,6726*10-27 кг =1836 mе, мұндағы mе– электрон массасы. Ал нейтронның массасы mе= 1,6749*10-27кг=1839 mе. Пртондар мен нейтрондарды нуклондар ( латынның nucleus ядро деген сөзінен шыққан) деп аталады. Атом ядросындағы барлық нуклондар саны массалықсандар (А) деп аталады. Атом яжросының радиусы шамамен 10-15 м болады. Жіп үзілген дәл өлшеулер ядроның радиусы ядролық бөлшектердің санына тәуелді екенін көрсетеді. Ол тәулелділік мына өрнекпен анықталады: R=(1,5*10-15м) А- массалық сандарА=Z+N. Массаның атомдық бірлігімен (м.а.б.) берілген атом массасын көрсететін бүтін сан ядродағы протон нейтрон санының қосындысын береді. Ядродағы пртондар саны атом қабықшасындағы электрондар санына тең. Ендіше ядродағы протондар санының Менделеев кестесіндегі Z элементінің атомдық номеріне тең. Сонда массалық сан мен реттік санның айырмасы ядродағы нейтрондар санын береді, яғни N= A-Z . бұдан массалық саны А= Z+N тең . Атом ядросындағы зарядтар санының Z=(n+p)N десек онда Менделеев кестесіндегі элементтер саны 107 болғандықтан зарядтар саны Z=1+107 болады. Егер атом ядросының зарядтар саны (Z) бірдей, ал массалық саны (А) әр түрлі болса, ядролар изотоптар деп аталады. Ал керісінше массалар саны (А) бірдей, бірақ зарядтар саны (Z) әртүрлі болатын ядролар изоюаралар деп аталады. Мысалы: оттектің үш изотобы бар – , , сол сияқты , , ядроларының массалары бірдейболғандыцқтан оларды изобаралар мысалдары бола алады. Барлық атом ядролары үшін олардың орташа тығыздығы = 1017 кг/м3 . Атомдар ядросында нуклондар арасындағы күштер ядролық күштер деп аталады. Оның мынадай қасиеттері болады: ядролық күштердің әсер ету қашықтағы шамамен r=2*10-15 м бұл күштер қанығу қасиетіне ие болады. Бір нуклон тек белгілі нуклондар мен ғана әсерлеседі. Қанығудың себебі ядродағы нуклондар саны артқанымен олардың меншікті бойланы энергиясы тұрақты болып қалады. Ядролық күштер нуклондардың зарядына байланысты болмайды. Яғни екі протонның екі нейтронның және нейтрон-протонның өзара тарьтылыс күштері бірдей болады. Бұл күштер табиғатта кездесетін күштердің ең қуаттысы. Мысалы : электромагниттік күштрден жүз есе арттық, сондықтан нуклондардың өзара әсерін көбінесе күшті өзара әсерлер деп аталады. Ядролық күштер кулондық күштері сияқты центрлік күштер қатарына жатпайды. Мұндай күштер өзара әсерлесуде нуклондар сипндерінің бағдарлануына тәуелді. Арнайы салыстырмалылық теориясының негіздері. Бірмезгілділіктің салыстырмалылығы. Лоренц түрлендірулері. Релятивистік кинематика. Салыстырмалылықтың арнайы теориясы - кеңістіктің біртекті және изотроптылығын, уақыттың біртектілігін бейнелейтін кеңістік пен уақыт жөнінде физикалық теория. Эйнштейн құрған салыстырмалылықтың арнайы теориясы негізін екі постулат құрайды: салыстырмалылықтың жалпылама принципі және вакуумдегі жарық жылдамдығының тұрақтылық принципі: -барлық физикалық құбылыстар инерциалдық санақ жүйелерінде бірдей өтеді; - вакуумдегі жарық жылдамдығы барлық инерциалдық санақ жүйелерінде бірдей және ол жарық көздері мен қабылдағыштардың қозғалыстарына тәуелсіз, яғни универсал тұрақты болады. Оның шамасы м/с. Эйнштейннің негізгі постулаттарының салдарлары: - уақыт әртүрлі санақ жүйелерінде әртүрлі өтеді. Оқиғаның қай санақ жүйесіне қатысты екені көрсетілгенде ғана екі оқиғаның арасындағы белгілі уақыт аралығы болады деп айтуға болады. Қандай да бір санақ жүйесінде бір мезгілде өтетін оқиғалар басқа санақ жүйелерінде басқаша өтеді.; - К және К` санақ жүйелеріндегі бір оқиғаның уақыт аралықтарының салыстырмалылығы . (4.6) Объектімен бірге қозғалған сағат бойынша есептелген уақыт осы объектінің меншікті уақыты деп аталады . (4.7) Қозғалыстағы сағат қозғалмайтын сағатқа қарағанда баяу жүреді. Сағаты тоқтап тұрған жүйеде уақыт жүрісі баяулайды, сағат қозғалысының әсері оның жұмыс істеуіне байланысты емес, ол тек уақыттың салыстырмалылығын көрсетеді. Сонымен, бірегей әлемдік уақыт болмайды. Уақыт, оның жүрісі, бірмезгілділік ұғымдары салыстырмалы. Кеңістік интервалдарының салыстырмалылығы (4.8) Стержень қозғалмайтын жүйедегі санақ жүйесінде өлшенген стерженьнің ұзындығы меншікті ұзындық деп аталады. (4.8)-ден көретініміздей меншікті ұзындықтың шамасы ең үлкен, яғни барлық санақ жүйесінде денелердің ұзындығы меншікті ұзындықпен салыстырғанда қысқарады. Осы құбылыс қозғалыс бағытында дене өлшемдерінің лоренцтік қысқаруы деп аталады. Денелердің геометриялық өлшемдерінің лоренцтік қысқаруы дене өлшемдеріне қозғалыстың физикалық әсеріне байланысты емес. Ол кеңістік аралықтарының абсолют еместігін, оның санақ жүйесіне байланысты екендігін көрсетеді. жүктеу/скачать 1,05 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|