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

Основные типы радиоактивности

Альфа–распад – самопроизвольное испускание ядром α-частицы (4Не) .

α-частицы испускают только тяжёлые ядра.

Кинетическая энергия, с которой α-частицы вылетают из распадающегося ядра порядка нескольких  МэВ.

В воздухе пробег α-частицы при нормальном давлении составляет несколько сантиметров (их энергия расходуется на образование ионов на своём пути).

Пример:

Покоившееся ядро 213Ро испустило α-частицу с энергией Кα = 8,34 МэВ. При этом дочернее ядро оказалось в основном состоянии. Найти суммарную энергию Q , освобождающуюся в этом процессе (энергию α-распада).

Q = Кα+ КД , где

КД – кинетическая энергия дочернего ядра.

Из закона сохранения импульса: рα= рД.

Учитывая, что  и  получаем тα.Кα = тД.КД .

Окончательно получаем:

Q = Кα  Кα  = Кα  =  = 8,5 МэВ.

Покидая ядро, α-частице приходится преодолевать потенциальный барьер, высота которого превосходит её энергию .

Внутренняя сторона барьера обусловлена ядерными силами, а внешняя силами кулоновского отталкивания дочернего ядра.

Преодоление  α-частицей потенциального барьера в данных условиях происходит благодаря туннельному эффекту. Квантовая теория, учитывая волновые свойства α-частицы, «позволяет» ей с определённой вероятностью проникать сквозь такой барьер

Бета –распад (массовое число А не меняется).

1) Электронный β--распад –  ядро испускает электрон и его зарядовое число Z становится (Z+1).

2) Позитронный β+ -распад – ядро испускает позитрон: Z (Z – 1).

3) К–захват – ядро захватывает один из электронов К-оболочки атома и его зарядовое число становится (Z – 1). На освободившееся место в К-оболочке переходит электрон с другой оболочки, и поэтому К-захват всегда сопровождается характерным рентгеновским излучением.

Энергия β--распада : Q- = (MM – MD).c2 

Энергия β+-распада : Q+ = (MM - MD + 2.me).c2

Энергия К–захватa : QK = (MM – MD).c2 

При выполнении всех трёх процессов Q > 0.

Энергия, выделяемая при распаде, распределяется между электроном и электронным нейтрино (νе) или электронным антинейтрино () – частицей электрически нейтральной и обладающей очень большой проникающей способностью. Существование нейтрино обусловлено необходимостью сохранения момента импульса в реакции распада.

Отличительной чертой β-распада является превращение в ядре нейтрона в протон, и наоборот:

 (β- -распад)

 (β+-распад)

 (К–захват)

Известно, что спин нейтрона, протона и электрона одинаков и равен ½. Участие в β-распаде ещё одной частицы со спином ½ (спин нейтрино равен ½ ) диктуется как раз законом сохранения момента импульса.

Энергия, выделяющаяся при β-распаде лежит в пределах от 0,0168 МэВ до 16 МэВ. Период полураспада  лет.

Гамма–распад – испускание возбуждённым ядром при переходе его в нормальное состояние с энергией от 10 кэВ до 5 МэВ. В отличие от β-распада этот процесс внутриядерный, а не внутринуклонный.

 γ-кванты – коротковолновое электромагнитное излучение.

Изолированный свободный нуклон не может испустить или поглотить γ-квант, так как при этом были бы нарушены законы сохранения энергии и импульса.

γ-излучение сопровождает α-  и β-распады ядер. Это происходит в тех случаях, когда распад с переходом материнского ядра в основное состояние дочернего ядра напрямую либо маловероятен, либо запрещён правилами атбора.

Эффект Мёссбауэра –

– это явление резонансного испускания и поглощения γ-квантов ядрами атомов кристалла с отдачей, которую воспринимает не ядро, а весь кристалл в целом, не меняя своего внутреннего состояния (т.е. без возбуждения колебаний решётки).


Собственная и примесная  проводимость полупроводников