Атомное ядро

Содержание

Слайд 2

Строение атомных ядер В 1909–1910 гг. Х. Гейгер и Э. Марсден,

Строение атомных ядер

В 1909–1910 гг. Х. Гейгер и Э. Марсден, работая

под руководством Э. Резерфорда в Манчестерском университете, провели ряд экспериментов по рассеянию альфа-частиц в тонких металлических пленках. В ходе этих экспериментов было установлено, что некоторые из частиц рассеиваются на углы, превышающие 90°. Это обстоятельство сыграло решающую роль в открытии Резерфордом атомного ядра – заряженного положительно плотного образования в центре атома. Диаметр ядра оказался примерно в 104 раз меньше, чем размеры самого атома. Ядро самого легкого химического элемента – атома водорода – получило название протона.
Слайд 3

Строение атомных ядер Поскольку к тому времени уже было известно, что

Строение атомных ядер

Поскольку к тому времени уже было известно, что при

β− - распадах из атомных ядер вылетают электроны, была высказана гипотеза, что ядра более тяжелых, чем водород, элементов состоят из протонов и электронов. Однако протонно-электронная модель ядра встретила непреодолимые трудности после установления в 1927 г. соотношения неопределенностей Гейзенберга. Дело в том, что электрон, заключенный в атомном ядре размером порядка 10-14 м, должен был бы иметь наименьшую кинетическую энергию около 100 МэВ. В то же время самые быстрые электроны, испускаемые атомными ядрами при β− - распадах, имеют энергию всего лишь около 4 МэВ.
Проблема получила разрешение после открытия в 1932 г. Дж. Чедвиком нейтрона, предсказанного еще в 1920 г. независимо Э. Резерфордом и У. Харкинсом. Вскоре Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель ядра, которая остается общепринятой и по настоящее время.


Слайд 4

Строение атомных ядер

Строение атомных ядер

 

Слайд 5

Строение атомных ядер По представительству в ядре протонов и нейтронов их

Строение атомных ядер

По представительству в ядре протонов и нейтронов их подразделяют

на следующие семейства:
изотопы – ядра с одинаковым числом протонов. Это ядра одного и того же химического элемента. Примерами изотопов могут служить изотопы водорода: – это ядро обычного водорода – протия
(протон), – ядро тяжелого водорода – дейтерия (дейтрон), – ядро
сверхтяжелого водорода – трития (тритон);
изотоны – ядра с одинаковым числом нейтронов. Примерами изотонов являются
изобары – ядра с одинаковым значением массового числа. Например,
– это изобары.
Слайд 6

Строение атомных ядер

Строение атомных ядер

 

Слайд 7

Строение атомных ядер Какие силы удерживают атомное ядро от распада вследствие

Строение атомных ядер

Какие силы удерживают атомное ядро от распада вследствие взаимного

отталкивания протонов? Ясно, что это каким-то образом связано с нейтронами. Но нейтроны не имеют электрического заряда. Следовательно, внутриядерное взаимодействие не является электромагнитным. Не может оно быть и гравитационным взаимодействием, так как оно во много раз слабее, чем электромагнитное. Стало быть, кулоновское отталкивание протонов друг от друга не скомпенсировать гравитационным притяжением.
Слайд 8

Строение атомных ядер

Строение атомных ядер

 

Слайд 9

Строение атомных ядер

Строение атомных ядер

 

Слайд 10

Критерий устойчивости ядра

Критерий устойчивости ядра

 

Слайд 11

Критерий устойчивости ядра

Критерий устойчивости ядра

 

Слайд 12

Критерий устойчивости ядра

Критерий устойчивости ядра

 

Слайд 13

Радиоактивность Известны четыре типа радиоактивности: альфа-распад, бета-распад (в том числе электронный

Радиоактивность

Известны четыре типа радиоактивности: альфа-распад, бета-распад (в том числе

электронный захват), гамма-излучение и протонная радиоактивность. Естественная радиоактивность впервые наблюдалась в 1896 г. А. Беккерелем в солях урана. Искусственная радиоактивность, наблюдаемая у изотопов, полученных в результате ядерных реакций, была открыта Ирен и Фредериком Жолио-Кюри в 1934 г

Радиоактивностью (от лат. radio – испускаю лучи и activus – действенный) называется спонтанное превращение неустойчивых атомных ядер в более устойчивые, сопровождаемое испусканием ядерных излучений.

Слайд 14

Радиоактивность Альфа-распад. Под альфа-распадом понимают такое ядерное превращение, при котором нестабильное

Радиоактивность

Альфа-распад. Под альфа-распадом понимают такое ядерное превращение, при котором нестабильное атомное

ядро переходит в более устойчивое ядро другого химического элемента, испуская ядро гелия (альфа-частицу):
Слайд 15

Радиоактивность Бета-распад. Бета-распадом называют такое ядерное превращение, при котором нестабильное атомное

Радиоактивность

Бета-распад. Бета-распадом называют такое ядерное превращение, при котором нестабильное атомное ядро

переходит в более устойчивое ядро другого химического элемента путем испускания (поглощения) электрона или испускания позитрона. Соответственно различают
• электронный распад ( β− -распад):
• позитронный распад ( β+ -распад):
• электронный захват (e− -захват) – захват электрона из K-оболочки (реже L- или M-оболочки) собственного атома:
Слайд 16

Радиоактивность При β− -распаде один из нейтронов материнского ядра превращается в

Радиоактивность

При β− -распаде один из нейтронов материнского ядра превращается в протон,

испуская при этом электрон и электронное антинейтрино:
При β+ -распаде имеет место обратный процесс – превращение одного из протонов материнского ядра в нейтрон, сопровождаемое испусканием позитрона и электронного нейтрино:
Процесс, описываемый уравнением (18.11), невозможен для свободного протона, так как его масса меньше, чем масса нейтрона. Однако, находясь в ядре, он может заимствовать недостающую энергию у окружающих нуклонов. При e− -захвате имеет место следующее превращение нуклонов:
Слайд 17

Радиоактивность Гамма-излучение. Гамма-излучение представляет собой процесс перехода возбужденного атомного ядра в

Радиоактивность

Гамма-излучение. Гамма-излучение представляет собой процесс перехода возбужденного атомного ядра в более

устойчивое состояние путем испускания γ -кванта:
Слайд 18

Радиоактивность Протонная радиоактивность. Под протонной радиоактивностью (открыта в 1963 г. Г.

Радиоактивность

Протонная радиоактивность. Под протонной радиоактивностью (открыта в 1963 г. Г. Н.

Флеровым с сотрудниками) понимают ядерное превращение, при котором нестабильное атомное ядро переходит в более устойчивое состояние путем испускания протона:
Протонному распаду подвержены ядра с дефицитом нейтронов. Теоретически возможно испускание как одного, так и двух протонов. Однако экспериментально пока удавалось наблюдать только одно-протонный распад.
Слайд 19

Радиоактивность Независимо от вида радиоактивного превращения, его количественное описание подчиняется общим

Радиоактивность

Независимо от вида радиоактивного превращения, его количественное описание подчиняется общим закономерностям.

Естественно, что количество ядер dN , распадающихся за время dt , пропорционально как числу имеющихся ядер N , так и времени распада:
где λ – константа, зависящая от вида радиоактивного изотопа, называемая постоянной распада. Интегрируя данное выражение, получаем закон радиоактивного распада:
Слайд 20

Радиоактивность Важной характеристикой радиоактивного распада является период полураспада. Периодом полураспада называется

Радиоактивность

Важной характеристикой радиоактивного распада является период полураспада. Периодом полураспада называется время,

за которое распадается половина имевшихся в начальный момент времени ядер.
Слайд 21

Деление тяжелых ядер Тяжелые атомные ядра склонны делиться на более легкие.

Деление тяжелых ядер

Тяжелые атомные ядра склонны делиться на более легкие.

Такое деление может быть спонтанным и вынужденным. Спонтанное деление ядер урана на два примерно равных по массе осколка было обнаружено в 1940 г. Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком. Затем это явление было обнаружено для многих других тяжелых ядер. Вынужденное деление ядер урана при его облучении нейтронами было открыто в 1938 г. немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом и объяснено О. Фришем и Л. Мейтнер. Мейтнер также предсказала возможность осуществления цепной ядерной реакции деления.
Слайд 22

Деление тяжелых ядер Для ядер при их облучении медленными (тепловыми) нейтронами

Деление тяжелых ядер

Для ядер при их облучении медленными (тепловыми) нейтронами

такая реакция может идти по нескольким схемам:
Слайд 23

Деление тяжелых ядер Каждому акту деления сопутствует испускание двух или трех

Деление тяжелых ядер

Каждому акту деления сопутствует испускание двух или трех

нейтронов. Если хотя бы часть из них замедлить, то они могут поглощаться другими ядрами урана и вызывать новые акты деления. Таким образом, процесс деления можно сделать самоподдерживающимся и регулируемым. Такая цепная ядерная реакция была впервые осуществлена в 1942 г. под руководством Э. Ферми. Осколки деления оказываются радиоактивными и претерпевают цепочку β− и γ-распадов, пока не превратятся в стабильные ядра.
Слайд 24

Деление тяжелых ядер Кроме ядер медленными нейтронами делятся также ядра но

Деление тяжелых ядер

Кроме ядер медленными нейтронами делятся также ядра

но эти изотопы в природе не встречаются и могут быть получены лишь искусственным путем.
Ядра делятся быстрыми нейтронами:
Слайд 25

Деление тяжелых ядер альфа-радиоактивны, однако их период полураспада так велик (24

Деление тяжелых ядер

альфа-радиоактивны, однако их период полураспада так велик

(24 400 лет у плутония и 162 000 лет у тория), так что эти ядра можно считать практически стабильными. Зато они делятся медленными нейтронами и их можно использовать в качестве ядерного топлива. При этом количество образующихся ядер, способных делиться медленными нейтронами, может превышать количество делящихся ядер. Поэтому атомные реакторы на быстрых нейтронах называют реакторами-размножителями или бридерами (от англ. breeder – племенной производитель).
Слайд 26

Ядерный синтез Для синтеза атомных ядер их нужно сблизить на расстояние

Ядерный синтез

Для синтеза атомных ядер их нужно сблизить на расстояние

порядка 10-15 м, при котором начинают действовать ядерные силы. Для этого необходимы температуры не ниже 107 К. В связи с тем, что для ядерного синтеза требуются очень высокие температуры, этот процесс называют термоядерной реакцией.
Слайд 27

Ядерный синтез Наиболее просто выглядит термоядерная реакция синтеза дейтерия и трития,

Ядерный синтез

Наиболее просто выглядит термоядерная реакция синтеза дейтерия и трития,

реализуемая в водородной бомбе:
Для достижения необходимых температур запалом в такой бомбе служит обычная атомная (урановая или плутониевая) бомба. Реакция синтеза (18.22) сопровождается выделением энергии, равной 17,6 МэВ или около 3,5 МэВ на один нуклон. Это значительно больше, чем в ядерных реакциях деления (около 0,85 МэВ на нуклон при делении ядра урана).
Слайд 28

Ядерный синтез В естественных условиях термоядерные реакции протекают на звездах. Для

Ядерный синтез

В естественных условиях термоядерные реакции протекают на звездах. Для

звезд типа нашего Солнца, где температура в недрах достигает 107 –108 К, предположительно имеет место протонно-протонный цикл, протекающий следующим образом:
Результатом реакции является превращение водорода в гелий.
Слайд 29

Ядерный синтез Итогом этой реакции также является превращение водорода в гелий.

Ядерный синтез

Итогом этой реакции также является превращение водорода в гелий.

Количество ядер углерода остается неизменным. Они играют роль катализатора.

На звездах с более высокой температурой более вероятен углеродно-азотный цикл:

Слайд 30

Ядерный синтез Проблема управляемого термоядерного синтеза до сих пор не решена.

Ядерный синтез

Проблема управляемого термоядерного синтеза до сих пор не решена.

Основная трудность в решении этой задачи – удержание высокотемпературной водородной плазмы и управление числом актов синтеза. Тем не менее, ученые надеются справиться со всеми технологическими трудностями, ведь освоение управляемого термоядерного синтеза даст человечеству практически неисчерпаемый источник энергии.
- Предыдущая
Детская школа искусств г. Невеля
Следующая -
Вежливые слова

Похожие презентации

Длинные линии. Двухпроводная линия. Коаксиальный фидер. Основные соотношения и структура поля
Неделя точных наук: математика, физика, информатика
Капілярний ефект
Polarizarea luminii
Материалы и технологии изготовления нано- и микро-электромеханических систем НЭМС/МЭМС
Молекулярная физика и термодинамика (начало)
Давление газа
Электрический ток в различных средах
Методы решения физических задач
Пособие по безработице в зарубежных странах
Резисторы. Основные параметры резисторов
Основные законы классической механики
Кинематика материальной точки и твердого тела
Определение плотности берёзового сока. Автор: Ковалёв Денис, учащийся 8 класса МОУ «ПССОШ»
Трехфазные цепи
Средства технологических измерений плотности жидкостей (плотномеры)
Системы поддержания динамической устойчивости транспортного средства ABS, TRC и VSC
Теория тепломассообмена
Курсовая работа: Правило Ленца. Явление самоиндукции
Давление. Единицы давления
Магнитное поле и его графическое изображение. Неоднородное и однородное магнитное поле
Презентация по физике "Реальные газы и жидкости" - скачать
Презентация по физике "Определение силы трения скольжения" - скачать
Электролит ерітінділері тоқ өткізетін заттар (электрөткізгіштер)
Temperatūras skalas
Режим біжучої хвилі при ZH=RH=ZХ. (Лекция 14)
Диоды и гетеропереходы
Ионизирующие излучения ядерного взрыва, космического пространства, ядерных энергетических установок и аварий на АЭС
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть