Презентация на тему "Основы атомной физики"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Основы атомной физики

• 
  Слайд 2

  Модель Томсона

  Строение атома Английский физик Джозеф Джон Томсон 18 декабря 1856 г. – 30 августа 1940 г. Нобелевская премия по физике, 1906 г.

• 
  Слайд 3
  

  Опыт Резерфорда Английский физик Эрнест Резерфорд 30 августа 1871 г. – 19 октября 1937 г. Нобелевская премия по химии, 1908 г. источник -частиц пучок -частиц экран + + + + + -частицы фольга Опыты Резерфорда показали, что -частицы, прошедшие сквозь фольгу, т.е. через электронную оболочку атомов фольги, встречая на своем пути электроны, практически на них не рассеиваются, т.к. масса электрона значительно меньше массы -частицы, которые проходят вблизи ядра, испытывают резкое отклонение

• 
  Слайд 4

  Планетарная модель атома

  В центре атома находится положительное ядро, вокруг которого вращается по определенным орбитам электроны. Основная масса атома сосредоточена в ядре. Атом электрически нейтрален – абсолютное значение суммарного отрицательного заряда, электронов равно положительному заряду ядра.

• 
  Слайд 5
  

  Строение атома Строение всех атомов основано на общих закономерностях dатома = 10-10 м dядра = 10-15 м АТОМ Ядро Протоны Нейтроны Оболочка Электроны За единицу заряда принят элементарный заряд, равный заряду электрона 1,6·10-19 Кл За единицу массы принята атомная единица массы (а.е.м.),травная 1/12 массы углерода 1 а.е.м=1,66·10-27 кг За единицу энергии принимается электрон-вольт (эВ) 1 эВ=1,6·10-19 Дж

• 
  Слайд 6
  

  Постулаты Бора 1-й постулат (постулат стационарных орбит) Атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия Еn; в стационарных орбитах атом не излучает энергии. Нильс Бор родился в 1885 г. в Дании. Он работал вместе с Резерфордом, создал первую квантовую теорию атома

• 
  Слайд 7
  

  2-й постулат (правила частот) При переходе атома из одного состояния в другое испускается или поглощается квант электромагнитной энергии Ekn=hkn= Ek- En Ek> En - излучение Ek

• 
  Слайд 8
  

  3-й постулат (правила квантовых орбит) Возможен лишь дискретный ряд орбит, по которым электрон может двигаться в стационарном состоянии. mvr=nћ m –масса электрона; v- скорость электрона; r – радиус n-ой орбиты

• 
  Слайд 9
  

  Модель атома водорода по Бору 1. Излучение света происходит при переходе атома с высших энергетических уровней Еk на один из низших энергетических уровней Еn. Атом в этом случае излучает квант hkn энергии. 3 5 6 0 1 Е, эВ 10,1 2 12 4 13 Серия Лаймена Серия Бальмера Серия Пашена Серия Брекета R= 3,27•1015Гц – постоянная Ридберга 2. Поглощение света – процесс, обратный излучению. Атом поглощает квант электромагнитной энергии, переходит из низших энергетических состояний в высшие.

• 
  Слайд 10
  
• 
  Слайд 11
  
• 
  Слайд 12
  

  Лазеры Лазер - это оптический квантовый генератор, создающий мощные, узконаправленные, когерентные пучки монохроматического света.

• 
  Слайд 13
  

  Принцип действия лазера 1 2 3 При облучении рубина (кристалл оксида алюминия, в котором 0,05% атомов алюминия замещены ионами хрома),возбуждается и переходят из стационарного состояния 1 в возбужденное состояние 3, через очень малое время 10-3 с переходит на уровень 2. Время пребывания в состоянии 2 в 100 000 раз больше, тем самым создается «перенаселенность» и число возбужденных атомов вещества становится больше числа невозбужденных. Переход из состояния 2 в состояние 1 под действием внешней электромагнитной волны сопровождается излучением.

• 
  Слайд 14
  

  1 1- корпус 2- рубиновый стержень 3- газоразрядная лампа 4- система зеркал 5- лазерный луч 2 3 4 5

• 
  Слайд 15
  

  Способы наблюдения элементарных частиц катод анод 1. Счетчик Гейгера – Мюллера. Счетчик состоит из закрытой трубки, по оси которой натянута, струна (А), а стенки покрыты тонким проводящим слом (К). Трубка заполнена аргоном. Между анодом и катодом образуется сильное электрическое поле. Частица, попадающая в трубку, пролетая в гае, ионизирует газ, вследствие чего возникает разрядный ток. Таким образом, частица вызывает импульс тока, который через усилитель попадает на регистрирующее устройство.

• 
  Слайд 16
  

  2. Камера Вильсона - цилиндр со стеклянными боковыми стенками и крышкой, в которой перемешается поршень. Камера заполнена парами воды и спирта.

• 
  Слайд 17
  

  Стеклянная пластина Поршень Вентиль При быстром выдвижении поршня воздух в камере охлаждается и пар становится перенасыщенным. Частицы, пролетая через камеру, ионизируют воздух. На образовавшихся ионах конденсируется пересыщенный пар. Капельки образуют видимый след пролетевшей – трек.

• 
  Слайд 18
  

  Пузырьковая камера создана Глейзером (1952 г.)- для регистрации частиц, имеющих высокую энергию. Принцип действия основан на том, что в перегретом состоянии чистая жидкость, находясь под высоким давлением, не закипает при температуре выше точки кипения. Если в камеру попадает заряженная частица, то она на своем пути образует цепочку ионов. В области пролета частицы жидкость закипает, вдоль ее траектории появляются пузырьки пара – треки. Метод толстослойной фотоэмульсии. Его сущность заключается в использовании специальных фотоэмульсий для регистрации заряженных частиц. Пролетевшая сквозь фотоэмульсию быстрая заряженная частица действует на зерна бромистого серебра и образует скрытое изображение. При проявлении фотопленки образуется трек. После исследования трека оценивается энергия и масса заряженной частицы. Разработан в 1928 г. Ждановым и Мысовским

• 
  Слайд 19
  

  Основы ядерной физики

• 
  Слайд 20
  

  + - Радиоактивность – способность некоторых естественных и искусственных химических элементов самопроизвольно (спонтанно) излучать - ,-, - кванты, превращаясь в атомы другого химического элемента.     - лучи – поток ядер атомов гелия ( ) – тяжелые положительно заряженные частицы с массой m=4 а.е.м. и зарядом q=2e со скоростью около 107м/с. - лучи – поток быстрых электронов, обладающих скоростью от 108м/с. - лучи – электромагнитные волны с длиной волны 10-10м – 10-13м. - лучи не отклоняются магнитным полем.

• 
  Слайд 21
  

  Правило смещения Превращение атомных ядер, которые сопровождаются испусканием - ,-, -лучей, называется - ,-, -распадом. Распадающееся ядро называется материнским, ядро продукта распада – дочерним.  - распад. Ядро теряет положительный заряд 2е, масса убывает на 4 а.е.м. В результате элемент смещается на две клеточки к началу периодической системы.  - распад. Заряд ядра увеличивается на 1е, масса остается неизменной, т.к. масса электрона пренебрежительно мала. В результате элемент смещается на одну клетку к концу периодической системы.

• 
  Слайд 22
  

  Закон радиоактивного распада. Периодом полураспада Т называется время, в течении которого распадается половина способных к распаду ядер. N N0/2 T N0/4 2T 3T N0- число ядер в начальный момент времени N – число ядер, не распавшихся по прошествии времени t. t N0

• 
  Слайд 23
  

  Изотопы. р -е 11Н р -е р -е n n n Водород (протий) Дейтерий Тритий Ядра с одинаковым числом протонов, но с разным числом нейтронов называются изотопами одного химического элемента.

• 
  Слайд 24
  

  Искусственное превращение атомных ядер. Открытие нейтрона. В 1932 г. Чедвиг (англ.) -частицы бериллий парафин ? Камера Вильсона протоны Нейтрон нестабильная частица: свободный нейтрон за время около 15 мин распадается на протон, электрон и нейтрино – частицу, лишенную массы покоя.

• 
  Слайд 25
  

  Общая характеристика атомного ядра. Атомное ядро любого химического элемента состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих электрического заряда нейтронов. Протон и нейтрон является двумя зарядовыми состояниями ядерной частицы, называемой нуклоном. A=Z+N X- символ данного химического элемента Z-число протонов в ядре, равное числу электронов на орбите, что соответствует атомному номеру элемента в таблице Менделеева. N- число нейтронов в ядре А- массовое число - общее число протонов и нейтронов в ядре, равное округленной до целого числа относительной атомной массе.

• 
  Слайд 26
  

  Ядерные силы Силы, действующие между протонами и нейтронами в ядре и обеспечивающие существование устойчивых ядер, называются ядерными. Свойства: являются силами притяжения являются силами короткодействующими, проявляются на малых расстояниях между нуклонами (r=2•10-16м); обладают свойствами зарядовой независимости: эти силы, действующие между двумя протонами, между двумя нейтронами или между протоном и нейтроном, одинаковы.

• 
  Слайд 27
  

  Энергия связи атомных ядер. Под энергией связи понимается энергия, необходимая для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны (т.е. протоны и нейтроны). Мерой энергии связи атомного ядра является дефект масс – разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра Мя. дефект масс Z- число протонов N- число нейтронов – масса протона – масса протона - масса ядра водорода 1 а.е.э. = 1 а.е.м.*с2=1,6710-27• 91016= 1,510-10Дж =931 МэВ Энергия связи

• 
  Слайд 28
  

  Ядерные реакции. Ядерные реакции – изменение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные реакции происходят, когда частица вплотную приближается к ядру и попадает в сферу действия ядерных сил. - первая ядерная реакция на быстрых нейтронах в 1932 г. удалось расщепить литий на 2 -частицы. Li7(p; )He4 Краткая запись Be9(;n)C12 N14(;p)O17 ?

• 
  Слайд 29
  

  Деление ядер урана. 1938 г. немецкие ученые Штрассман и Ган установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы: барий, криптон и др. Деление ядер возможно благодаря тому, что масса покоя тяжелого ядра больше суммы масс покоя осколков, возникающих при делении.

• 
  Слайд 30
  

  Механизм деления ядра.

• 
  Слайд 31

  Производство плутония

• 
  Слайд 32

  Реактор

• 
  Слайд 33
  
• 
  Слайд 34

  Типы реакторов

  1. Исследовательские. 2. Энергетические. 3. Воспроизводящие (реакторы на быстрых нейтронах). 4. Транспортные. 5. Реакторы для промышленного получения изотопов различных химических элементов.

• 
  Слайд 35
  
• 
  Слайд 36
  

  Биологическое действие радиоактивных излучений. Поглощенной дозой излучения D называют величину, равную отношению энергии ионизирующего излучения, поглощенной облучаемым веществом, к массе этого вещества: ,[Гр=Дж/кг]

• 
  Слайд 37

  Строение атома