4. Атомне ядро.

Ядро́ — центральна частина атома, в якій зосереджена основна частина маси атома (більш ніж 99,9%). Ядро має позитивний заряд, і саме від величини заряду ядра залежить, який хімічний елемент представлений атомом.

Ядерні сили в 100 разів сильніші від магнітних. Дуже короткі R=10^-13., заряово-нейтральні.

У порівнянні з розмірами атома, який визначається радіусом електронних орбіт, розміри ядра надзвичайно малі — 10^-15−10^-14 м, тобто приблизно в 10-100 тисяч разів менші від розміру самого атома.

Атомне ядро ​​складається з нуклонів — позитивно заряджених протонів та нейтральних нейтронів, близьких за масою та іншими властивостями частинок, які взаємодіють між собою через сильну взаємодію.

Ядро найпростішого атома — атома Гідрогену (ізотоп Протій) — є одним протоном.

Через різницю в кількості нейтронів ізотопи одного елемента можуть мати різну масу , яка є важливою характеристикою ядра. У ядерній фізиці масу ядер вимірюють в атомних одиницях маси (а. о. м.), за одну а. о. м. беруть 1/12 частину маси нукліду 12C, тобто 1/12 маси ізотопу вуглецю з масовим числом 12. Стандартна маса, яка зазвичай наводиться для нукліда — це маса нейтрального атома. Для визначення маси ядра потрібно від маси атома відняти суму мас всіх електронів (точніше значення вийде, якщо врахувати ще й енергію зв'язку електронів з ядром).

Енергія зв’язку – енергія яка потрібна для того щоб розділити ядро на окремі нуклони. Така ж енергія виділяється при утворенні ядра з окремих нуклонів. Сума мас окремих нуклонів завжди менша ніж маса ядра:

де c² = 931,5 .

Ядерні сили, що тримають ядро вкупі, в кілька раз сильніші ніж електромагнітні. Від'ємна потенціальна енергія нуклонів досягає значень, які роблять відчутним ефект внаслідок принципу еквівалентності маси та енергії - зв'язані нуклони мають меншу масу ніж вільні. Внаслідок того що ядерні сили короткодіючі, не може існувати великих ядер.

Заряд

Число протонів у ядрі безпосередньо визначає його електричний заряд, в ізотопів однакова кількість протонів, але різна кількість нейтронів. Ядерні властивості ізотопів (на відміну від хімічних властивостей), можуть значно відрізнятися.

Моменти ядра

Як і нуклони, що входять до його складу, ядро має власний момент , що є сумою спіну й орбітального моменту . У ядерній фізиці повний момент теж називають спіном.

Спін

Оскільки нуклони належать до ферміонів, тобто мають спін , то і ядра повинні мати спіни. Крім того, нуклони беруть участь в ядрі в орбітальному русі, який також характеризується певним моментом кількості руху кожного нуклона. Орбітальні моменти набувають значення лише цілих чисел . Спіни нуклонів та їх орбітальні моменти, підсумовуються за квантовомеханічними правилами додавання моментів і складають спін ядра.

5.Будова атома. Досліди Резерфорда.

А́том — найменша частинка хімічного елемента, яка зберігає всі його хімічні властивості. Атом складається з щільного ядра з позитивно заряджених протонів та електрично нейтральних нейтронів, яке оточене набагато більшою хмарою негативно заряджених електронів. Коли число протонів відповідає числу електронів, атом електрично нейтральний; в іншому випадку це є іон, з певним зарядом. Атоми класифікують відповідно до числа протонів та нейтронів: число протонів визначає хімічний елемент, а число нейтронів визначає нуклід елементу.

За цією моделлю:

• Атоми складаються із елементарних частинок (протонів, електронів, та нейтронів). Маса атома в основному зосереджена в ядрі, тому більша частина об'єму відносно порожня. Ядро оточене електронами. Атоми одного елемента з різною кількістю нейтронів називаються ізотопами.

• У центрі атома знаходиться крихітне, позитивно заряджене ядро, що складається з протонів та нейтронів.

• Ядро оточене електронною хмарою, яка займає більшу частину його об'єму.

  • Кожна орбіталь може містити до двох електронів, що характеризуються трьома квантовими числами: основним, орбітальним і магнітним.За пропозицією і під керівництвом Резерфорда його учні провели дослідження розсіяння α-частинок за допомогою листів тонкої металевої фольги. В їх дослідах паралельний пучок α-частинок спрямовувався у вакуумі на тонку металеву фольгу і розсіювався нею. Було виявлено, що переважна більшість α-частинок розсіювались на кути 1-30. Проте спостерігались окремі α-частинки , які зазнавали відхилень на значні кути, близько 1500. На основі цього Резерфорд зробив висновок, що кожне таке велике відхилення є наслідком одиничного акту взаємодії якогось практично точкового силового центра з α-частинкою, яка досить близько пролітає біля цього центру. Таким силовим центром він вважав позитивно заряджене ядро атома На основі експериментальних даних Резерфорд і Чедвік встановили, що позитивний заряд атома дорівнює добутку порядкового номера елемента Z в таблиці Менделеєва на електричний заряд електрона е.Після відкриття ядра була запропонована модель будови атома, за якою атом складається з позитивно зарядженого ядра. Навколо ядра нейтрального атома по замкнутих орбітах рухається Z електронів. Така модель будови атома називається ядерною(планетарною).

6.Векторні діаграми – це масштабне зображення сили струму, напруги даного контура або електричної схеми.

7. Взаємодія світла з речовиною. Поглинання та випромінювання

Взаємодія речовинита світла в середовищі за класичною теорією відбувається так: падаюче випромінювання збуджує атоми середовища, викликаючи вторинне вимушене випромінювання осциляторів атома, якими є валентні (зовнішні) електрони. Ці електрони ще називаються оптичними. Вторинне випромінювання оптичних електронів когерентне між собою і з первинним випромінюванням. При накладанні вони інтерферують, утворюючи прохідну хвилю, яка розповсюджується в напрямку первинної, а її фазова швидкість залежить від частоти, яка може бути як більше так і менше величини фазової швидкості первинної. При проходженні світла в оптично неоднорідному середовищі виникає розсіювання світла, як результат накладання первинного та вторинного випромінювань.

Поглинання світла

При проходженні світла через середовище частина його енергії переходить у внутрішню енергію (нагрівання тіла), або енергію вторинного випромінювання (фотолюмінісценція), що має інший спектральний склад. Це явище називається поглинанням світла і воно описується законом Бугера-Ламберта

Розсіювання світла

Явище зміни напрямку поширення світла у середовищі називається розсіюванням світла. Це явище виникає при збудженні дипольних моментів оптичних електронів атомів, молекул або іонів оптично неоднорідних середовищ падаючим випромінюванням.

Розсіювання в каламутних середовищах на частинках, розміри яких менше довжини хвилі l, називається розсіюванням Тиндаля. При проходженні через певну товщу такої речовини в спектрі розсіювання переважає довгохвильова складова і речовина здається червонуватою.

Постулати Бора — сформульовані данським фізиком Нільсом Бором основні положення будови атома, що враховують квантований характер енергії, випромінюваної електронами.

1. Атомна система може перебувати тільки в особливих стаціонарних, або квантових станах, кожному з яких відповідає певна енергія E_n. У стаціонарному стані атом енергію не випромінює.

2. У стаціонарному стані атома електрон, рухаючись по круговій орбіті із прискоренням, не випромінює світла, повинен мати дискретні (квантовані) значення моменту імпульсу

3. Перехід атома з одного стаціонарного стану в інший супроводжується випромінюванням чи поглинанням фотонів, енергію яких hν визначають за формулою:

hν_kn = E_k − E_n,

де k і n - цілі числа (номери стаціонарних станів), якщо E_k > E_n фотон з частотою ν_kn випромінюється, якщо E_k < E_n - поглинається.

Поглинаючи світло, атом переходить із стаціонарного стану з меншою енергією в стаціонарний стан з більшою енергією. Усі стаціонарні стани, крім одного, є умовно стаціонарними. Нескінченно довго кожен атом може знаходитись лише в стаціонарному стані з мінімальним запасом енергії. Цей стан атома називається основним, всі інші - збудженими.

Виходячи з постулатів Бора, можна пояснити процес поглинання і випромінювання енергії атомами. Якщо атом поглинає енергію, то при цьому він переходить у збуджений стан. Його електрон може підніматися на вищу орбіту. Якщо існують вакансії для електрона ближче до ядра, то з часом електрон займає їх, переходячи на більш низький енергетичний рівень. Енергія, яка при цьому вивільняється, випромінюється атомом у вигляді кванта світла.