Законы теплового излучения Фотоэффект Квантовый гармонический осциллятор Операторы энергий Ядерная  модель атома Спин  электрона Квантовые  генераторы Бозоны  и фермионы Зонная  теория твёрдых тел Электропроводимость  металлов


Курс лекций по физике

Ядерная физика Атомное ядро

 Основная масса материи в атоме не распределена равномерно по объёму атома, а сконцентрирована в плотном ядре, размер которого (~10-15 м) составляет одну стотысячную часть размера самого атома. Плотность ядерного вещества очень велика .

 Ядро имеет положительный заряд, кратный элементарному заряду е. и соответствующие спину ядра механический и магнитный моменты.

  Взаимодействие магнитных моментов электронов атома и его ядра приводит к расщеплению спектральных линий излучения атома, равному , что обусловливает сверхтонкую структуру оптического спектра атома.

 Состав ядра – нуклоны (протоны и нейтроны).

 Протон – р – стабильная частица (время жизни - ), ядро атома водорода, обладает положительным зарядом е и массой

тр = 1,67265.10-27 кг = 1,00729 а.е.м. = 1836,15 те = 938,28 МэВ. Поглощением (абсорбцией) света называется явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе вследствие преобразования энергии волны в другие виды энергии. В результате поглощения интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается.

 Спин протона S = .

 Собственный магнитный момент  , где

 Дж/Тл - ядерный магнетон.

 Собственный магнитный момент протона приблизительно в 660 раз меньше собственного магнитного момента электрона.

 Нейтрон – п – электрически незаряженная элементарная частица с массой

тп = 1,67495.10-27 кг = 1,00898 а.е.м. = 1838,68 те = 939,55 МэВ.

  Спин нейтрона S =  .

 Собственный магнитный момент . Знак минус указывает, что механический и магнитный моменты нейтрона имеют противоположное значение.

 В свободном состоянии нейтрон нестабилен ( среднее время жизни мин) и самопроизвольно распадается, превращаясь в протон и испуская электрон и антинейтрино

.

Характеристики атомного ядра

 Z – зарядовое число равное количеству протонов в ядре и являющееся атомным номером в таблице Менделеева.

 А – массовое число равное количеству нуклонов в ядре.

  N =(A – Z) – число нейтронов в ядре.

 Символически записывают AXZ , например,  238U92.

 Поскольку для числа Z существует только один символ химического элемента, его часто не указывают. Например, 238U.

 Конкретные атомы с данным числом протонов и нейтронов называют нуклидами.

 Нуклиды с одинаковым числом протонов называют изотопами. Атомы изотопов обладают практически очень близкими физико-химическими свойствами, за исключением некоторых случаев. Сильнее всего это различие у трёх нуклидов: 1Н1 , 2Н1 (дейтерий), 3Н1 (тритий). Ядра дейтерия и трития называют – дейтрон (d) и тритон (t) .

 В настоящее время известно около 1500 различных ядер с Z от 1 до 117 и А от 1 до 271. Примерно  часть этих ядер устойчивы. Многие ядра с Z от 93 до 115 были получены искусственным путём посредством ядерных реакций.

  Размеры ядер зависят от числа содержащихся в них нуклонов.

 В первом приближении ядро можно считать сферическим и при А > 10 эффективный радиус большинства ядер довольно точно определяется формулой

R = 1,3.А1/3 Ф, где

Ф = 1 фм = 10-15 м – ферми (название применяемой в ядерной физике единицы длины, равной одному фемтометру.

 Спин ядра – I . Он слагается из спинов нуклонов и их орбитальных моментов. Спин нуклона равен  , поэтому спин I ядра может быть как целым, так и полуцелым – в зависимости от числа нуклонов.

 В основных состояниях всех стабильных ядер . Это указывает на то, что моменты импульса большинства нуклонов в ядре взаимно компенсируют друг друга, располагаясь «антипараллельно».

 У всех ядер с чётными числами протонов и нейтронов спин основного состояния I = 0.


Собственная и примесная  проводимость полупроводников