Элементы ядерной физики

Содержание

Слайд 2

В 1932 году русский физик Иваненко и немецкий физик Гейзенберг независимо

В 1932 году русский физик Иваненко и немецкий физик Гейзенберг независимо

друг от друга предложили протонно-нейтронную модель ядра. Согласно этой модели, атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Ядерные частицы получили название нуклоны.

Протонно-нейтронная модель ядра

Слайд 3

Атомное ядро Модель ядра

Атомное ядро

Модель ядра

Слайд 4

Характеристики протона: время жизни свободного протона > 1032 лет заряд qp

Характеристики протона:

время жизни свободного протона > 1032 лет
заряд qp =1.6·10-19 Кл;
масса

mp =1а.е.м.=1.6724·10-27 кг = 938.3 МэВ;
спиновое число s =1/2;
собственный магнитный момент μр=+2.79μя
μя = еh /2mp = 5.05⋅ 10-27 Дж/T – ядерный магнетон.
Слайд 5

Характеристики нейтрона: время жизни свободного нейтрона 12 мин., схема распада ;

Характеристики нейтрона:

время жизни свободного нейтрона 12 мин., схема распада ;
заряд qn

= 0;
масса mn= 1.6748·10-27 кг = 939.55 МэВ;
спиновое число s=1/2;
собственный магнитный момент
μn= –1.91 μя;
Знак «—» показывает , что магнитные моменты протона и нейтрона антипараллельны.
Слайд 6

Каждое ядро содержит Z протонов и N нейтронов. Z - зарядовое

Каждое ядро содержит Z протонов и N нейтронов. Z - зарядовое

число равное порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Суммарное число протонов и нейтронов в ядре - массовое число А:
А = Z + N
Обозначение ядер:
Слайд 7

Изотопы – это ядра с одинаковым числом протонов Z, но различным

Изотопы – это ядра с одинаковым числом протонов Z, но различным

количеством нейтронов N. Например, водород имеет три изотопа:
1Н1 – обычный водород, протий (Z=1, N=0)
1Н2 – тяжелый водород: дейтерий 1D2 (Z=1, N=1).
1Н3 – сверхтяжелый водород: тритий 1Т3 (Z=1, N=2).
1Н1 и 1Н2 – стабильны, 1Н3 – радиоактивен.
Слайд 8

1Н1 1D2 1Т3

1Н1

1D2

1Т3

Слайд 9

Изобары – атомные ядра различных элементов, имеющие одинаковые массовые числа. Изотоны

Изобары – атомные ядра различных элементов, имеющие одинаковые массовые числа.
Изотоны –

ядра с одинаковым числом нейтронов. Например 7N14 и 6C13 .
Изомеры – радиоактивные ядра с одинаковыми Z и A, но различными периодами полураспада.
Слайд 10

Корпускулярно-волновой дуализм

Корпускулярно-волновой дуализм

Слайд 11

Протоны в ядре отталкиваются кулоновскими силами. Это не приводит к разрушению

Протоны в ядре отталкиваются кулоновскими силами. Это не приводит к разрушению

ядер, так как между нуклонами в ядре действуют ядерные силы неэлектрической природы. Взаимодействие нуклонов в ядре названо сильным взаимодействием. 

Ядерные силы

Слайд 12

Свойства ядерных сил 1) не зависят от заряда нуклонов; 2) короткодействующие

Свойства ядерных сил
1) не зависят от заряда нуклонов;
2) короткодействующие (действуют

на расстояниях, не превышающих 2·10-15 м);
3) насыщенные (удерживают ограниченное число нуклонов);
4) нецентральные (действуют не по кратчайшей прямой).
Слайд 13

дефект массы ядра. Энергия связи ядра Энергия, которую надо затратить, чтобы

дефект массы ядра.

Энергия связи ядра

Энергия, которую надо затратить, чтобы расщепить

ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи атомного ядра. Энергия связи ядра в момент слияния нуклонов выделяется в виде излучения.  Из закона взаимосвязи массы и энергии
Слайд 14

Дефект массы ядра - это разность между суммарной массой частиц, составляющих

Дефект массы ядра - это разность между суммарной массой частиц, составляющих

ядро, и массой целого ядра Mя :
Слайд 15

Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи:

Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи:   

Слайд 16

Удельная энергия связи ядер химических элементов

Удельная энергия связи ядер химических элементов

Слайд 17

Из графика видно, что: у ядер с 0 у ядер с

Из графика видно, что:
у ядер с 0<А<40 удельная энергия связи

резко возрастает с ростом А.
у ядер с массовым числом  40<А<100 удельная энергия связи максимальна;
у ядер с А>100 удельная энергия связи плавно убывает с ростом А;
Способы высвобождения внутриядерной энергии:
Деление тяжелых ядер (цепная реакция)
Синтез легких ядер (термоядерная реакция).
Слайд 18

Спин ядра Это собственный момент импульса ядра — векторная сумма собственных и орбитальных моментов импульса нуклонов.

Спин ядра

Это собственный момент импульса ядра — векторная сумма собственных и орбитальных моментов импульса нуклонов.

Слайд 19

Магнитный момент ядра пропорционален спину ядра. Единица магнитных моментов ядер -

Магнитный момент ядра

пропорционален спину ядра. Единица магнитных моментов ядер - ядерный магнетон: 
Он

примерно в 660 раз меньше магнетона Бора, поэтому магнитные свойства атомов определяются в основном магнитными свойствами его электронов.
Слайд 20

Радиоактивность Это явление самопроизвольного испускания химическими элементами излучения со значительной проникающей

Радиоактивность

Это явление самопроизвольного испускания химическими элементами излучения со значительной проникающей способностью

и ионизирующими свойствами. Радиоактивными являются все элементы с порядковым номером
Z > 83.
Слайд 21

α- и β-лучи отклоняются магнитным полем в противоположные стороны, а γ-лучи

α- и β-лучи отклоняются магнитным полем в противоположные стороны, а γ-лучи

не отклоняются совсем.

Излучение радиоактивных веществ состоит из трех компонент:
α-, β- и γ-излучения.

Слайд 22

Слайд 23

Основные типы ядерных превращения, приводящие к испусканию радиоактивных излучений

Основные типы ядерных превращения, приводящие к испусканию радиоактивных излучений

Слайд 24

Правила смещения Содди при α− и β−распаде Сумма зарядовых (массовых) чисел

Правила смещения Содди при α− и β−распаде

Сумма зарядовых (массовых) чисел до

распада равняется сумме зарядовых (массовых) чисел после распада.
Слайд 25

Возникает в результате туннелирования α-частицы сквозь потенциальный барьер, создаваемый ядерными силами. α-распад

Возникает в результате туннелирования α-частицы сквозь потенциальный барьер, создаваемый ядерными силами.


α-распад

Слайд 26

β-распад При β-распаде вместе с электроном испускается нейтральная частица – антинейтрино.

β-распад

При β-распаде вместе с электроном испускается нейтральная частица – антинейтрино. Она

имеет нулевой заряд, спин ½, почти нулевую массу покоя.
β -распад происходит в результате распада нейтрона внутри ядра по схеме:
Слайд 27

Корпускулярно-волновой дуализм Примеры α- и β-распадов

Корпускулярно-волновой дуализм

Примеры α- и β-распадов

Слайд 28

γ-излучение γ- -излучение - это коротковолновые фотоны. Возникает в результате α-

γ-излучение

γ- -излучение - это коротковолновые фотоны.
Возникает в результате α- и β-распада.


Спектр линейчатый, что подтверждает дискретность энергетических уровней энергии нуклонов в ядре.
Испускается дочерним, а не матерински ядром.
Не описывается правилами смещения Содди.
Слайд 29

Количество распадов, происходящих в данном количестве радиоактивного элемента за 1 секунду, называется активностью: Закон радиоактивного распада

Количество распадов, происходящих в данном количестве радиоактивного элемента за 1 секунду,

называется активностью:

Закон радиоактивного распада

Слайд 30

Активность пропорциональна числу ядер радиоактивного вещества на данный момент времени

Активность пропорциональна числу ядер радиоактивного вещества на данный момент времени

Слайд 31

Период полураспада Т - время, за которое распадается половина ядер. Характеризует

Период полураспада Т - время, за которое распадается половина ядер. Характеризует

скорость распада.
Например: радий 88Ra226 имеет период полу-распада 1600 лет; торий 90Th231 25.64 часа; полоний 84Po212 - 3·10-7 с.
Слайд 32

Слайд 33

Приборы для регистрации радиоактивного излучения: Электрорегистраторы: сцинтилляционный счетчик, ионизационная камера, газоразрядный

Приборы для регистрации радиоактивного излучения:
Электрорегистраторы: сцинтилляционный счетчик, ионизационная камера, газоразрядный счетчик,

полупроводниковый детектор;
Видеорегистраторы:
камера Вильсона, диффузионная камера, пузырьковая камера, фотоэмульсии.
Слайд 34

Счетчик Гейгера Ханс Гейгер

Счетчик Гейгера

Ханс Гейгер

Слайд 35

Треки элементарных частиц в толстослойной фотоэмульсии

Треки элементарных частиц в толстослойной фотоэмульсии

Слайд 36

Камера Вильсона Чарльз Томсон Вильсон

Камера Вильсона

Чарльз Томсон Вильсон

Слайд 37

Треки частиц в камере Вильсона

Треки частиц в камере Вильсона

Слайд 38

Треки частиц в камере Вильсона

Треки частиц в камере Вильсона

Слайд 39

Пузырьковая камера

Пузырьковая камера

Слайд 40

Треки частиц в пузырьковой камере

Треки частиц в пузырьковой камере

Слайд 41

Ядерные реакции Взаимодействие атомного ядра с элементарной частицей или с другим

Ядерные реакции

Взаимодействие атомного ядра с элементарной частицей или с другим ядром,

в результате которого ядро превращается в ядро другого элемента, называют ядерной реакцией. Впервые ядерную реакцию осуществил Резерфорд в 1919 г.
Слайд 42

Для ядерной реакции необходимо, чтобы частицы сблизились на расстояние порядка 10–15

Для ядерной реакции необходимо, чтобы частицы сблизились на расстояние порядка 10–15 м.


Ядерные реакции подчиняются законам сохранения энергии, импульса, электрического и барионного зарядов. Ядерные реакции могут протекать как с выделением, так и с поглощением кинетической энергии.
Слайд 43

Атомное ядро Цепная ядерная реакция деления Цепная ядерная реакция деления –

Атомное ядро

Цепная ядерная реакция деления

Цепная ядерная реакция деления – это реакция,

при которой происходит размножение падающих частиц. Коэффициент размножения нейтронов k:
где nt-1 – число нейтронов предыдущего поколение, nt – число нейтронов данного поколения.
Необходимое условие для развития цепной ядерной реакции : .
Слайд 44

Корпускулярно-волновой дуализм Реакция самоподдерживающаяся: k=1; развивающаяся: k>1; затухающая: k Критическая масса

Корпускулярно-волновой дуализм

Реакция самоподдерживающаяся: k=1; развивающаяся: k>1; затухающая: k<1.
Критическая масса – минимальная

масса делящегося вещества, необходимая для поддержания реакции.
Цепные реакции делятся на управляемые и неуправляемые.
Неуправляемая цепная реакция -- атомная бомба. Управляемая цепная реакция -- ядерный реактор.

Цепная ядерная реакция деления
(продолжение)

Слайд 45

Скорость развития цепной реакции деления Пусть Т – среднее время жизни

Скорость развития цепной реакции деления

Пусть Т – среднее время жизни одного

поколения нейтронов, N – число нейтронов в данном поколении. В следующем поколении их число равно kN, т.е. число нейтронов за одно поколение

Тогда скорость нарастания цепной реакции:

Интегрируем:

Получаем:

Слайд 46

Цепная реакция деления с k=2

Цепная реакция деления с k=2

Слайд 47

Корпускулярно-волновой дуализм

Корпускулярно-волновой дуализм

Слайд 48

Цепная ядерная реакция деления урана-235

Цепная ядерная реакция деления урана-235

Слайд 49

Атомные электростанция

Атомные электростанция

Слайд 50

Атомная электростанция

Атомная электростанция

Слайд 51

Схема устройства ядерного реактора. Корпускулярно-волновой дуализм

Схема устройства ядерного реактора.

Корпускулярно-волновой дуализм

Слайд 52

Атомное ядро Атомный реактор

Атомное ядро

Атомный реактор

Слайд 53

Слайд 54

Слайд 55

Реакция синтеза атомных ядер Реакция синтеза – это образование путем слияния

Реакция синтеза атомных ядер

Реакция синтеза – это образование путем слияния из

легких ядер более тяжелых. Удельная энергия связи Есв резко увеличивается при переходе от Н к He и Li, т.е. реакция синтеза должна сопровождаться выделением огромной энергии.
Слайд 56

Термоядерные реакции Это ядерные реакции между легкими атомными ядрами, протекающие при

Термоядерные реакции

Это ядерные реакции между легкими атомными ядрами, протекающие при очень

высоких температурах (~107 К и выше). При этом вещество находится в состоянии полностью ионизованной плазмы. Необходимость высоких температур объясняется тем, что для слияния ядер в термоядерной реакции необходимо, чтобы они сблизились на очень малое расстояние и попали в сферу действия ядерных сил. Этому сближению препятствуют кулоновские силы отталкивания, действующие между одноименно заряженными ядрами. Чтобы их преодолеть, ядра должны обладать очень большой кинетической энергией.
Слайд 57

Корпускулярно-волновой дуализм

Корпускулярно-волновой дуализм

Слайд 58

Атомная бомба 1 — корпус 2 — взрывной механизм 3 —

Атомная бомба

1 — корпус 2 — взрывной механизм 3 — обычное

взрывчатое вещество 4 — электродетонатор 5 — нейтронный отражатель 6 — ядерное горючее (235U) 7 — источник нейтронов 8 — процесс обжатия ядерного горючего направленным внутрь взрывом

Корпускулярно-волновой дуализм

Слайд 59

Атомное ядро Устройство атомной бомбы

Атомное ядро

Устройство атомной бомбы

Слайд 60

Атомная бомба

Атомная бомба

Слайд 61

Атомное ядро Атомные бомбы «Малыш» и «Толстяк»

Атомное ядро

Атомные бомбы «Малыш» и «Толстяк»

Слайд 62

Фотография первого подводного ядерного взрыва на полигоне Новая Земля, бухта Чёрная,

Фотография первого подводного ядерного взрыва на полигоне Новая Земля, бухта Чёрная, 21 сентября

1955 г., мощность 3,5 Кт, глубина 12 м
Слайд 63

Атомное ядро Атомный взрыв

Атомное ядро

Атомный взрыв

Слайд 64

Испытание РДС-6с состоялось 12 августа 1953 г. Энерговыделение - 400 кт.

Испытание РДС-6с состоялось 12 августа 1953 г. Энерговыделение - 400 кт.


Слайд 65

Атомная физика

Атомная физика

Слайд 66

Термоядерная бомба 1 — инициирующий ядерный заряд (с разделенным на части

Термоядерная бомба

1 — инициирующий ядерный заряд (с разделенным на части ядерным

горючим) 2 — термоядерное горючее (смесь D и T) 3 — ядерное горючее (238U) 4 — инициирующий ядерный заряд после подрыва шашек обычного ВВ 5 — источник нейтронов. Излучение, вызванное срабатыванием ядерного заряда, порождает радиационную имплозию (испарение) оболочки из 238U, сжимающую и поджигающую термоядерное топливо

Корпускулярно-волновой дуализм

Слайд 67

Корпускулярно-волновой дуализм Термоядерный взрыв

Корпускулярно-волновой дуализм

Термоядерный взрыв

Слайд 68

Атомное ядро Термоядерный взрыв

Атомное ядро

Термоядерный взрыв

Слайд 69

25 Ноября 1955 года в 9:47 состоялось испытание первого советского термоядерного заряда мегатонного класса.

25 Ноября 1955 года в 9:47 состоялось испытание первого советского термоядерного

заряда мегатонного класса.
Слайд 70

Водородная бомба

Водородная бомба

Слайд 71

Самый мощный советский термоядерный заряд. Испытан 30 октября 1961 года на

Самый мощный советский термоядерный заряд. Испытан 30 октября 1961 года на неполную мощность. Энерговыделение

50 Мт ТЭ. Музей ядерного оружия РФЯЦ–ВНИИЭФ. (Архив Минатома)
- Предыдущая
Рентгеновские спектры
Следующая -
Интерференция света

Похожие презентации

Портрет Дорианa Грея
ПРАВОВЫЕ СЕМЬИ
ООО "Эдельвейс плюс"
Всероссийский физкультурно-спортивный комплекс «Готов к труду и обороне» (ГТО) в Ростовской области
Total Productivity Management (TPM), TQM, and Hoshin Kanri
Европейски Социален Фонд 2007 – 2013 Оперативна програма Развитие на човешките ресурси BG051PO001-2.1.16 - Квалификационни услуги и обучения
Презентация "Декоративное цветоводство" - скачать презентации по МХК
Понятие психологии Гусайниев Гасан Т-114
Эксперимент в социальной психологии
Методы нетарифного регулирования и меры, затрагивающие внешнюю торговлю товарами Выполнили студентки группы Э101 Овсянникова Над
Презентация Виды и характеристика торгово-политических режимов зарубежных государств или экономических союзов государств
Материнская (системная) плата
Банковская система в Германии
Жостовские подносы
ECON5
Спортивный туризм на пешеходных дистанциях. Снаряжение для занятий спортивным туризмом
Милосердие, забота о слабых, взаимопомощь
Система MED-Мотроник
Каталог "Кухни"
Проектная работа "Русские бани"
Оператор ветвления на Паскале
Находится все, что продается. - презентация
Аудит бизнес плана и порядок проведения
Проблема насилия в отношении детей: виды, формы, последствия, оценка факторов риска
Программа в среде Delphi (консольный режим)
ИГРА «МОРСКОЙ БОЙ»
Хеджирование рисков
Модная «тусовка» Урок МХК 9 класс Учитель Коляда Наталья Ивановна
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть