Atomică și fizică nucleară
Fizica atomică este o ramură a fizicii care studiază structura atomilor și a proceselor elementare la nivel atomic.
Un atom este cea mai mică particulă a unui element chimic, care este purtătorul proprietăților sale.
Atomul constă dintr-un nucleu încărcat pozitiv și o coajă electronică, setul de electroni. Dimensiunea unui atom este determinată de distanța dintre orbita electronului, care este cea mai îndepărtată de nucleu.
Un astfel de model a întâmpinat dificultăți:
1) conform teoriei lui Maxwell, un electron care se deplasează în jurul unui nucleu de-a lungul unui cerc sau al unei elipse trebuie să emită în mod continuu unde electromagnetice, care contrazice faptul că radiația constantă a atomilor;
2) planetar Modelul atomului respect electrodinamice instabil, ca urmare a emisiei undelor electromagnetice care se deplasează energia electronilor de electroni trebuie să scadă în mod continuu. Prin urmare, ar trebui să scadă cu raza traiectoriei de electroni, iar la capătul electronului va cădea inevitabil în nucleu, ceea ce este contrar existența continuă a atomilor.
Fizica nucleară este o ramură a fizicii în care se studiază structura și proprietățile nucleelor atomice.
Fizica nucleară este, de asemenea, preocupată de studiul interconversiei nucleelor atomice, atât ca rezultat al decăderilor radioactive, cât și ca rezultat al diferitelor reacții nucleare.
Sarcina sa principală este de a clarifica natura forțelor nucleare care acționează între nucleoni și trăsăturile mișcării nucleonilor din nuclee.
Fizica particulelor elementare, fizica și tehnologia acceleratoarelor de particule încărcate, ingineria energetică nucleară se învecinează strâns cu fizica nucleară. O mare parte a fizicii nucleare este fizica neutronilor.
Fizica nucleară modernă este împărțită în fizica nucleară teoretică și experimentală. Teoria fizică nucleară studiază modelele nucleului atomic și reacțiile nucleare, se bazează pe teoriile fizice fundamentale create în procesul de studiere a fizicii microproceselor. Fizica nucleară experimentală utilizează astfel de instrumente de cercetare precum acceleratoarele de particule încărcate, reactoarele nucleare, diferiții detectoare de particule.
Protonii și neutronii sunt particule elementare de bază, din care constă nucleul unui atom.
Un nucleon este o particulă care posedă două stări diferite de încărcare: un proton și un neutron.
Încărcarea nucleului este numărul de protoni din nucleu, la fel ca numărul atomic al elementului din sistemul periodic al lui Mendeleyev.
Numărul de masă de nucleoni din nucleu este egal cu suma numărului de neutroni și a sarcinii nucleului, adică a protonilor.
Izotopii sunt nuclei care au aceeasi incarcatura, daca numarul de nucleoni este diferit.
Isobarii sunt nuclei cu același număr de nucleoni, pentru încărcări diferite.
Un nucleu este un nucleu specific cu valorile lui A și Z. Este notat :. unde X este simbolul unui element chimic.
A este numărul de masă de nucleoni.
Z este sarcina nucleului, numărul de protoni.
N este numărul de neutroni din nucleu.
Energia de legare specifică este energia de legare per nucleon a nucleului. Se determină experimental.
Starea fundamentală a nucleului este starea nucleului, care are cea mai mică energie posibilă, egală cu energia obligatorie.
Starea excitată a nucleului este starea nucleului, care are energie, o energie de legare mai mare.
Faptele asociate cu o descompunere, adică emisia de particule:
1) dezintegrarea alfa are loc doar pentru nucleele grele;
3) particulele a care ies din nucleele aceleiași substanțe au, de regulă, o energie constantă;
4) perioada de înjumătățire depinde de energia particulelor a-emise.
Timpul de înjumătățire este mai lung, cu atât este mai mică energia particulelor a.
Energia de legare specifică a acestor nuclee este mai mică decât energia specifică a nucleelor situate în mijlocul sistemului periodic de elemente.
Corpuscular Wave Dualism. Efect fotoelectric
Lumina are o natură duală de undă corpusculară, adică un dualism de undă corpusculară:
în primul rând: are proprietăți de undă;
în al doilea rând: acționează ca un flux de particule - fotoni.
Ipoteza lui Einstein, pe care el a prezentat în 1905, nu numai radiații electromagnetice emise în Quanta, dar tartinabile și este absorbită sub formă de particule (globulele) ale câmpului electromagnetic - fotoni.
Fotonii sunt de fapt particule existente ale câmpului electromagnetic.
Fotonul are o masă de odihnă:
energie și impuls:
Unda luminoasă care cade pe corp, parțial reflectată din ea și într-o oarecare măsură trece, este parțial absorbită.
Apoi, energia de absorbție a undei luminoase trece în corp, adică încălzește corpul. Deseori, partea cunoscută a acestei energii absorbite activează alte fenomene, cum ar fi:
- efect fotoelectric;
- presiune ușoară;
- Efect Compton;
- luminescența și transformările fotochimice.
Toate aceste procese sunt explicate pe baza proprietăților corpusculare ale luminii.
Efectul fotoelectric - fenomenul de interacțiune a radiațiilor electromagnetice cu materia. Pentru solide și lichide recunosc PhotoEffect extern, în care absorbția de fotoni, urmat de emisie de electroni din organism, iar efectul fotoelectric intern, în care electronii rămași în organism își schimbă starea energetică.
Fotonizarea este procesul de efect fotoelectric, care se observă în gaze și constă în ionizarea atomilor (moleculelor) sub acțiunea radiației.
Un flux fotografic este un curent care se produce într-un circuit în care placa este atașată la polul negativ al sursei de fotocatod; fotocurrentul apare aproape simultan cu iluminarea fotocatodului. Fotocurentul de saturație este direct proporțional cu intensitatea luminii care intră pe placa de zinc.
Marginea roșie a efectului fotoelectric este lungimea de undă limită la apariția efectului fotoelectric, care apare atunci când zincul este iradiat cu lumină.
O fotocurent există chiar și atunci când nu există nici o sursă de curent în circuit.
Acest lucru se datorează faptului că unii dintre electroni părăsesc catodul și ajung la anod.
Pentru a face fotocurentul să devină egal cu zero, este necesar să se aplice o tensiune negativă de reținere -.
Legile efectului fotoelectric
1. Pentru fiecare substanță există o lungime de undă limită - marginea roșie a efectului fotoelectric.
2. Numărul de fotoelectroni extrași din fotocatod per unitate de timp este proporțional cu intensitatea fluxului luminos.
3. Viteza maximă inițială a fotoelectronelor este determinată de frecvența radiațiilor și nu depinde de intensitatea fluxului de lumină incident pe fotocatod.
4. Photoeffectul este practic neinerțial.
Explicarea efectului fotoelectric de către Einstein
Când un metal absoarbe lumina, fotonul își dă energia la un electron.
O parte din această energie este folosită pentru ca electronul să părăsească corpul. Dacă electronul este eliberat de lumină nu la suprafața însăși, ci la o anumită adâncime, atunci o parte din energie poate fi pierdută din cauza coliziunilor accidentale în materie și continuă să încălzească substanța.
Restul energiei formează energia cinetică a electronului care a părăsit substanța.
Energia emisiilor de electroni va fi maximă dacă electronul este scos de lumină de pe suprafața metalului.
Ecuația Einstein pentru efectul fotoelectric:
Aceasta explică faptul că energia cinetică maximă a unui fotoelectron și, în consecință, viteza inițială maximă depinde de frecvența luminii și funcția de lucru, dar nu depinde de puterea fluxului luminos:
Marginea roșie a efectului fotoelectric depinde numai de funcția de lucru a electronului:
Modelul atomului Bohr
Posterate de Bora
1. Atomii, în ciuda faptului că electronii din ele se mișcă cu accelerație, pot fi de mult timp în state în care nu radiază (stări staționare sau permise).
În fiecare dintre ele, atomul are energia E1, E2. Raza unui electron, atunci când se deplasează de-a lungul orbitelor circulare, este determinată de condiția:
2. Atomul emite numai atunci când electronul sare de la o stare cu o energie mai mare în alta, cu o energie mai mică. Frecvența radiației este:
Starea excitat este starea atomului în care are o energie mai mare decât în starea de bază.
Cuantificarea este o metodă de selectare a orbitelor electronilor care corespund stărilor staționare ale unui atom.
Condiția Bohr a făcut posibilă selectarea orbitelor de electroni circulare în atomul de hidrogen și explicarea spectrului de emisie al atomului de hidrogen.
Metoda de cuantizare Bohr a fost generalizată de A. Sommerfeld, care a arătat că condițiile cuantice ar trebui să fie la fel de mult ca gradul de libertate a tipului de mișcare fiind luat în considerare.
Numărul cuantumului orbital este o cantitate fizică care caracterizează forma orbitei, care este reprezentată ca nori încărcați.
Principiul Pauli: în atom nu pot fi doi sau mai mulți electroni cu acelasi set de numere cuantice.
Stările degenerate sunt state ale aceleiași energii; numărul de stări diferite cu valori ale energiei este multiplicitatea degenerării nivelului de energie corespunzător.
Fiecare nivel de energie al unui atom de hidrogen are o degenerare de multiplicitate
Spectrele de absorbție a luminii și a luminii
Absorbția luminii - este procesul de reducere a energiei de undă a luminii, deoarece se propagă în mediu, în care există o conversie a energiei valurilor în energie internă a substanței sau energia radiațiilor secundare care duce la încălzirea substanțelor ionizarea atomilor, reacții fotochimice, fotoluminescență, etc ...
Legea Bouguer-Lambert-Beer: intensitățile unei valuri plane monocromatice plane la intrarea într-un strat al unei substanțe absorbante de o anumită grosime și la ieșirea din ea sunt legate de relația:
Spectrul de absorbție a liniei este un gaz rarefiat în care atomii se află la distanțe considerabile unele de altele.
Spectrul de absorbție în bandă este un gaz molecular rarefiat.
Spectrele de absorbție solide sunt dielectrice lichide și solide.
Trimiteți-le prietenilor: