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

  Спектры излучения атомных ядер возникают подобно спектрам излучения атомов и молекул.

  Атомы наиболее интенсивно поглощают электромагнитные волны частоты, соответствующей переходу из основного состояния атома в первое возбуждённое состояние. Это явление называют резонансным поглощением.

 Резонансное поглощение γ-кванта должно переводить ядро в возбуждённое состояние подобно тому, как поглощение света переводит в возбуждённое состояние атом или молекулу. Однако энергия и импульс  γ-кванта во много раз больше, чем у фотона видимого света.

 По закону сохранения импульса атомное ядро при излучении γ-кванта приобретает импульс, равный импульсу излучённого γ-кванта и направленный в противоположную сторону:

 , где  .

 У ядра появляется кинетическая энергия отдачи

 , где М – масса ядра.

24 – 5

 Тогда энергия γ-кванта

то есть энергия этого γ-кванта меньше энергии, необходимой для перевода такого же ядра из нормального состояния в возбуждённое, и резонансное поглощение γ-квантов ядрами обычно не наблюдается.

  Мёссбауэр открыл, что в некоторых кристаллах можно создать такие условия, при которых импульс отдачи при излучении γ-кванта сообщается не отдельному ядру, а всему кристаллу в целом. При этом изменение кинетической энергии кристалла из-за большой его массы (по сравнению с массой одного ядра) приближается к нулю, а энергия излучения γ-кванта оказывается почти в точности равной энергии перехода (Е1 – Е0). При пропускании пучка таких γ-квантов через образец, содержащий атомные ядра того же изотопа, наблюдается резонансное поглощение.

 Замечательной особенностью эффекта Мёссбауэра является необычайно малая ширина спектральной линии поглощения . Это означает, что появляется возможность зарегистрировать изменение энергии γ-кванта на величину, составляющую 10-15 от его первоначального значения.

Радиоактивные ряды

Ядра, возникающие в результате радиоактивных превращений, могут сами оказаться радиоактивными и т.д.. В итоге возникает ряд радиоактивных превращений.

Все α- и β-радиоактивные элементы можно объединить в четыре радиоактивные ряда, родоначальниками которых являются  235U; 236U; 237Np и 238U .

Ряд нептуния состоит из изотопов, не встречающихся в природе, а получающихся искусственным путём.

Остальные три ряда обусловлены естественной радиоактивностью и заканчиваются различными стабильными изотопами свинца:

235U 207Pb

236U 208Pb

238U 206Pb (ряд Тория 232Тh).

24 – 6

Закон сложного  распада

Пусть λ1 – постоянная распада материнского ядра;

 λ2 – постоянная распада дочернего ядра.

Изменение с течением времени числа материнских и дочерних ядер:

 и .

Тогда  и .

Если  , то .

Источники радиоактивных излучений

Более половины элементов таблицы Менделеева имеют естественные радиоактивные изотопы, но многие из них обладают очень большим периодом полураспада (для 238U – 4,5 млрд. лет; для 232Th – 14 млрд. лет).

Но в природе встречаются радиоактивные изотопы со значительно более короткими периодами полураспада (радий 226Ra – 1600 лет; радон 222Rn – 3,82 дня; полоний 218Ро – 3 мин.).

В тканях растений, животных и человека в наибольшем количестве содержатся радиоактивные изотопы калия и углерода.

В природном калии на долю β-радиоактивного изотопа 40К  с периодом полураспада 1,24 млрд. лет приходится 0,012 %. В 1 г природного калия происходит приблизительно 1900 β-распадов в минуту.

Радиоактивность углерода в биологических тканях обусловлена присутствием радиоактивного изотопа углерода 14С (Т5570 лет), который образуется в верхних слоях земной атмосферы под воздействием потока быстрых заряженных частиц из космоса. Изотоп 14С усваивается из воздуха растениями, а затем попадает в состав тканей животных и человека.

По остаточной радиоактивности ископаемых растительного или животного происхождения в археологии определяют примерные даты того или иного события.


Собственная и примесная  проводимость полупроводников