Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014

Конспект
лекций
154 

= 
A
Δ
W
. 
(11.15) 
Зависимость
удельной
энергии
связи
от
массового
числа
представлена
на
рис
. 11.6. 
Значение
удель
-
ной
энергии
связи
в
средней
части
перио
-
дической
таблицы
(40

А

120) 
имеет
поч
-
ти
постоянное
значение

8,6
МэВ
/
нуклон
, 
максимальная
величина
8,7 
МэВ
у
элементов
с
А
=50

60. 
Для
тяжелых
и
легких
элементов
удельная
энергия
связи
уменьшается
. 
Отсюда
возникают
две
возмож
-
ности
выделения
ядер
-
ной
энергии
: 
1. 
Синтез
легких
ядер
. 
Может
быть
осуществлен
в
будущем
, 
например
, 
на
установках
типа
«
ТОКАМАК
» (
тороидальные
камеры
с
магнитными
катушками
). 
2. 
Деление
тяжелых
ядер
. 
Проводится
в
ядерных
реакторах
, 
составляющих
основу
сегодняшней
ядерной
энергетики
. 
При
всех
превращениях
атомных
ядер
выполняется
ряд
зако
-
нов
сохранения
, 
а
именно
– 
закон
сохранения
массы
(
или
энергии
) 
– 
закон
сохранения
электрического
заряда
– 
закон
сохранения
импульса
– 
закон
сохранения
спина
(
вне
школьной
программы
). 
В
общем
виде
, 
с
учетом
сказанного
, 
ядерную
реакцию
можно
записать
таким
образом

, 
МэВ
/
нуклон
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
50 100 150 200 250 
А
Рис
. 11.6 
 
 
 

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
155
X
X
X
X
4
4
3
3
2
2
1
1
A
Z
A
Z
A
Z
A
Z



при
этом
А
1
+
А
2
=
А
3
+
А
4 
Z
1
+Z
2
=Z
3
+Z
4
. 
В
качестве
примера
реакции
деления
ядер
можно
привести
ре
-
акцию
деления
ядер
урана
n
2
Rb
Cs
n
U
1
0
94
37
140
55
1
0
235
92




; 
Pu
e
Np
Np;
e
U
239
94
0
1
239
93
239
93
0
1
239
92






. 
При
этом
освобождается
значительная
энергия
.
Синтез
более
тяжелых
ядер
из
более
легких
также
приводит
к
высвобождению
энергии
. 
Например
, 
n
He
H
H
1
0
4
2
2
1
3
1



, 
при
этом
высвобождается
энергия
17,5 
МэВ
. 
Или
n
He
2
H
Li
1
0
4
2
2
1
7
3




, 
при
этом
выделяется
энергия
15,1 
МэВ
. 
Радиоактивность
Процесс
самопроизвольного
превращения
ядер
одного
веще
-
ства
в
ядра
другого
вещества
называется
радиоактивностью
. 
Разли
-
чают
естественную
и
искусственную
радиоактивность
. 
Процесс
распада
ядер
является
статистическим
процессом
, 
подчиняющимся
следующему
закону
N = N
0
e
-

t
(11.16) 
где
N
0
– 
число
нераспавшихся
ядер
в
начальный
момент
времени
t=0; N 
– 
число
нераспавшихся
ядер
к
моменту
времени
t; 

– 
постоянная
распа
-
да
. 
Время
, 
в
течение
которого
распадается
половина
ядер
, 
участ
-
вующих
в
реакции
распада
, 
называют
периодом
полураспада
Т
= 

2
ln
(11.17) 

Конспект
лекций
156 
В
качестве
примера
радиоактивного
распада
можно
записать
реакцию

-
распада
, 
в
результате
которой
рождается
ядро
гелия
He
4
2
(

– 
частица
): 
He
Y
X
4
2
4
A
2
Z
A
Z




. 
11.4. 
Глоссарий
Бора
постулаты
– 
в
атоме
существуют
стационарные
состоя
-
ния
, 
характеризующиеся
определенными
значениями
энергий
, 
находясь
в
которых
атом
не
излучает
и
не
поглощает
энергии
. 
– 
при
переходе
из
одного
стационарного
со
-
стояния
с
энергией
Е
n
в
другое
стационар
-
ное
состояние
с
энергией
Е
m
атом
излучает
или
поглощает
квант
электромагнитной
энергии
, 
равный
разности
энергий
стацио
-
нарных
состояний
h

=

Е
n
– 
Е
m

. 
Дефект
массы
– 
разность
масс
покоя
составляющих
ядро
атома
изолированных
нуклонов
и
массы
яд
-
ра
. 
Красная
граница
фотоэффекта
– 
наименьшая
частота
(
наибольшая
длина
вол
-
ны
), 
при
которой
еще
возможен
фотоэффект
. 
Нуклоны
– 
частицы
(
протоны
и
нейтроны
), 
из
которых
состоят
ядра
атомов
. 
Период
полураспада
– 
время
, 
в
течение
которого
распадается
по
-
ловина
радиоактивных
ядер
. 
Радиоактивность
– 
процесс
(
естественный
или
искусственный
) 
самопроизвольного
превращения
ядер
одно
-
го
элемента
в
ядра
другого
элемента
. 
Столетова
закон
– 
фототок
пропорционален
падающему
на
вещество
световому
потоку
. 
Удельная
энергия
связи
– 
энергия
связи
, 
приходящаяся
на
один
ну
-
клон
. 

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
157
Фотон
– 
элементарная
частица
с
нулевой
массой
по
-
коя
, 
представляющая
собой
квант
электро
-
магнитного
излучения
. 
Фотоэлектрический
эффект
(
внешний
) 
– 
явление
вырывания
электронов
с
поверхно
-
сти
вещества
под
действием
света
. 
Эйнштейна
уравнение
– 
соотношение
, 
устанавливающее
связь
между
энергией
фотонов
, 
падающих
на
конденсиро
-
ванную
среду
, 
работой
выхода
электронов
из
нее
и
кинетической
энергией
фотоэлектронов
. 
Энергия
связи
– 
минимальная
энергия
, 
которую
необходимо
затратить
для
разделения
ядра
атома
на
со
-
ставляющие
его
нуклоны
. 
Ядро
атома
– 
центральная
массивная
часть
атома
, 
состоя
-
щая
из
нуклонов
(
протонов
и
нейтронов
). 
Основные
 
вопросы
 
для
 
повторения
 
1. 
Опишите
модели
атома
Томсона
и
Резерфорда
. 
2. 
Сформулируйте
постулаты
Бора
. 
Получите
выражение
для
энергий
стационарных
состояний
атома
водорода
и
радиусов
орбит
элек
-
тронов
, 
соответствующих
этим
состояниям
. 
3. 
Запишите
формулу
для
расчета
частот
электромагнитного
излуче
-
ния
атома
водорода
. 
4. 
В
чем
заключается
явление
внешнего
фотоэлектрического
эффек
-
та
? 
Изобразите
вольт
-
амперные
характеристики
фотоэлемента
для
различных
частот
электромагнитного
излучения
и
различных
све
-
товых
потоков
. 
5. 
Что
такое
напряжение
запирания
фотоэлемента
? 
6. 
Сформулируйте
закон
Столетова
и
объясните
его
с
квантовой
точ
-
ки
зрения
. 
7. 
Запишите
уравнение
Эйнштейна
для
фотоэффекта
. 
8. 
Что
называют
красной
границей
фотоэффекта
? 
9. 
Из
каких
частиц
состоит
ядро
атома
? 
Как
рассчитать
число
нукло
-
нов
, 
протонов
и
нейтронов
в
ядре
? 

Конспект
лекций
158 
10. 
Напишите
выражение
для
дефекта
массы
ядра
. 
Сформулируйте
понятие
энергии
связи
нуклонов
в
ядре
. 
11. 
Какие
существуют
возможности
выделения
ядерной
энергии
? 
12. 
Запишите
закон
радиоактивного
распада
ядер
. 
13. 
Какие
законы
выполняются
при
протекании
ядерных
реакций
? 
14. 
Что
такое
период
полураспада
? 
Литература
 
1. 
Шахмаев
Н
.
М
., 
Шахмаев
С
.
Н
., 
Шодиев
Д
.
Ш
. 
Физика
: 
Учебник
для
9-11 
классов
. – 
М
.: 
Просвещение
, 1991-1998. 
2. 
Кикоин
И
.
К
., 
Кикоин
А
.
К
. 
Физика
: 
Учебник
для
9-11 
классов
средней
школы
. – 
М
.: 
Просвещение
, 1990-1998. 
3. 
Денисов
Ф
.
П
., 
Ильин
С
.
И
., 
Никитенко
В
.
А
., 
Прунцев
А
.
П
. 
Теория
и
решение
задач
по
физике
. – 
М
.: 
МИИТ
, 1993. 
4. 
Гурский
И
.
П
. 
Элементарная
физика
с
примерами
решения
задач
. – 
М
.: 
Наука
, 1989-1998. 
5. 
Саенко
П
.
Г
. 
Физика
: 
Учебник
для
средней
школы
. – 
М
.: 
Просве
-
щение
, 1990-1998. 
6. 
Кабардин
О
.
Ф
. 
Физика
. 
Справочные
материалы
. – 
М
.: 
Просвеще
-
ние
, 1991. 
7. 
Элементарный
учебник
физики
/ 
Под
редакцией
академика
Ланд
-
сберга
Г
.
С
. – 
М
.: 
Наука
, 1993-1997. 
8. 
Роуэлл
Г
., 
Герберт
С
. 
Физика
. – 
М
.: 
Просвещение
, 1994. 
9. 
Джанколли
Д
. 
Физика
. 
Т
. 1, 2. – 
М
.: 
Мир
, 1989. 
10. 
Уокер
Д
. 
Физический
фейерверк
. – 
М
.: 
Мир
, 1989. 
11. 
Никитенко
В
.
А
., 
Прунцев
А
.
П
. 
Концепции
современного
естест
-
вознания
. – 
М
.: 
МИИТ
, 1997. 
12. 
Бесчетнов
В
.
М
. 
Физика
. 
Курс
лекций
для
учащихся
7-11 
классов
. 
Т
. 1, 2. – 
М
.: 
Демиург
, 1995-1996. 
13. 
Павленко
Ю
.
Г
. 
Начала
физики
. – 
М
.: 
МГУ
. 1988. 
14. 
Физический
энциклопедический
словарь
/ 
Под
редакцией
акаде
-
мика
Прохорова
А
.
М
. – 
М
.: 
Советская
энциклопедия
, 1984. 
15. 
Физическая
энциклопедия
/ 
Под
редакцией
академика
Прохорова
А
.
М
. – 
Т
. 1-5. – 
М
.: 
Советская
энциклопедия
, 1988-1998. 

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
159
16. 
Храмов
Ю
.
А
. 
Физики
. 
Биографический
справочник
. – 
М
.: 
Наука
, 
1983. 
17. 
Кокин
С
.
М
., 
Селезнев
В
.
А
. 
Физика
на
железнодорожном
транс
-
порте
. – 
М
.: 
МИИТ
, 1995. 

жүктеу/скачать 1,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: