46. Рентгеновское излучение и его спектр. Закон Мозли

Исследование спектрального соста-ва рентгеновского излучения показыва- ет, что его спектр имеет сложную струк-туру (рис. 309) и зависит как от энер- гии электронов, так и от материала ано- да. Спектр представляет собой наложе-ние сплошного спектра, ограниченного со стороны коротких длин волн неко- торой границей \min, называемой гра- ницей сплошного спектра, и линейча- того спектра — совокупности отдель- ных линий, появляющихся на фоне сплошного спектра.

Исследования показали, что харак- тер сплошного спектра не зависит от материала анода, а определяется толь- ко энергией бомбардирующих анод электронов. Детальное исследование свойств этого излучения показало, что оно испускается бомбардирующими анод электронами в результате их тор-можения при взаимодействии с атома- ми мишени. Сплошной рентгеновский спектр поэтому называют тормозным спектром. Этот вывод находится в со- гласии с классической теорией излуче- ния, так как при торможении движу- щихся зарядов должно действительно возникать излучение со сплошным спектром.При достаточно большой энергии бомбардирующих анод электронов на фоне сплошного спектра появляются отдельные резкие линии — линейчатый спектр, определяемый материалом ано- да и называемый характеристичес- ким рентгеновским спектром (излу- чением).

Разберем механизм возникновения рентгеновских серий, который схемати- чески показан на рис. 310. Предполо- жим, что под влиянием внешнего элек- трона или высокоэнергетического фо- тона вырывается один из двух электро- нов /^-оболочки атома. Тогда на его ме- сто может перейти электрон с более уда- ленных от ядра оболочек L,M,N,... . Та- кие переходы сопровождаются испуска- нием рентгеновских квантов и возник-новениемспектральныхлиний K- Ко (L -> К), K3 (М -> К), Kn, (N-> К) и т.д. Самойдлинноволновойлинией К является линия К а . Частоты линий возрастают в ряду Ка —>K(бетта) —>Kv по- скольку энергия, высвобождаемая при переходе электрона на if-оболочку с более удаленных оболочек, увеличива- ется.Наоборот, интенсивности линий в ряду Ка —>K(бетта) —>Kvубывают, так как вероятность переходов электронов с L-оболочки на if-оболочку больше, чем с более удаленных оболочек М и N. К-серия сопровождается обязательно другими сериями, так как при испуска-нии ее линий появляются вакансии в оболочках L, М, ..., которые будут за- полняться электронами,находящими- ся на более высоких уровнях. Смысл постоянной экранирования заключается в том, что на электрон, со-вершающий переход, соответствующий некоторой линии, действует не весь за- ряд ядра Ze, а заряд (Z— о)е, ослаблен- ный экранирующим действием других электронов. Например, для Ка-линии а = 1, и закон Мозли запишется в виде

47. Состав ядра, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое число. Дефект массы и энергия связи ядра.

48.Взаимодействие нуклонов. Свойства и природа ядерных сил.Модели ядра

ядерные силы-это силы взаимодействия нуклонов в ядре

энергия связи ядра-энергия необходимая для того, чтобы расщипить ядро на составляющие его нуклоны

dEсв=dmc^2, dm=zmp+(A-z)mn-mя-деффект масс

931,5 МэВ-эквивалент энергии приходящий на 1 а.е.м

ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ-особые, специфические для ядра силы,Между составляющими ядро нуклонами , значительно превышающие кулоновские силы отталкивания между протонами. они удержиают нуклоны на расстоянии Rя=10^-15см

ядерные силы намного превышают гравитационные, электрические и магнитные взаимодействия и не сводятся к ним. Они относятся к классу сильных взаимодействий.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЯДЕРНЫХ СИЛ

1) ядерные силы являются силами притяжения;

2) ядерные силы являются короткодействующими — их действие проявляется только на расстоянии примерно 10~15 м. При увеличении расстояния между нуклонами ядерные силы быстро уменьшаются до нуля, а при расстояниях, меньших их радиуса действия, оказываются примерно в 100 раз больше кулоновских сил, действующих между протонами на том же расстоянии;

3) ядерным силам свойственна зарядовая независимость: ядерные силы, действующие между двумя протонами, или двумя нейтронами, или, наконец, между протоном и нейтроном, одинаковы по величине. Отсюда следует, что ядерные силы имеют неэлектрическую природу;

4) ядерным силам свойственно насыщение, т. е. каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов. Насыщение проявляется в том, что удельная энергия связи нуклонов в ядре (если не учитывать легкие ядра) при увеличении числа нуклонов не растет, а остается приблизительно постоянной;

5) ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов. Например, протон и нейтрон образуют дейтрон (ядро изотопа iH) только при условии параллельной ориентации их спинов;

6) ядерные силы не являются центральными, т. е. действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов.

Капельная и Облачная модель ядра:

1) Капельная. (1936 Н.Бор и Я.И. Френкель) (первая модель)1) поведение Нуклоно в ядре в такое же как поведение молекул в капли жидкости

2).Силы , действующие между нуклонами в ядре-короткодействующие и им свойственно насыщение

3).Ядра характеризуются постоянной удельной энергией связи и пост. плотностью

4). объем ядра пропорционален числу частиц: R=R0*A^(1/3) где R0=(1,3-1,7)*10^(-15)м Капельная модель ядра позволила получить полуэмпири-. ческую формулу для энергии связи нуклонов в ядре, объяснила механизм ядерных реакций и особенно реакции деления ядер.

2)Оболочная модель ядра(1949-1950 М.Гепперт-Майер и Х. Иенсен) Эта модель предплагает распределение нуклонов в ядре по дискретным энергетическим уровням(оболочкам), заполняемым нуклонами согласно принципу Паули(в ядре нет двух нуклонов с одинаковым набором всех четырех квантовых чисел n,l,mz,mzs) и связывает устойчивость ядер с заполнением этих уровней. ядра с полностью заполненными оболочками являются наиболее устойчивыми(магическими-число протонов и чило нейтронов равно одному из магич. чисел: 2,8,20,28,50,82,126, наиболее устойчивыми являются дважды магические ядры и зарядовое число кол-во p и n равны магическому числу He,Ca,O,Pb)

Оболочечная модель ядра позволила объяснить спины и магнитные моменты ядер, различную устойчивость атомных ядер, а также периодичность изменений их свойств

Билeт 49. Радиоактивность. Закон радиоактивности. Период полураспада.

Фр физик А. Беккерель в 1896г. при изучении люминесценции солей урана случайно обнаружил са­мопроизвольное испускание ими излуче­ния неизвестной природы.Обнаруженное излучение было назва­но радиоактивным излучением, а само яв­ление — испускание радиоактивного излу­чения — радиоактивностью.

В настоящее время под радиоактивно­стью понимают способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с ис­пусканием различных видов радиоактив­ных излучений и элементарных частиц. Радиоактивность подразделяется на естественную (наблюдается у неустойчи­вых изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реак­ций). Законы радиоактивного превраще­ния в обоих случаях одинаковы.

Радиоактивное излучение бывает трех типов: -, - и -излучение

-Излучение отклоняется электриче­ским и магнитным полями,.-Излучение представ­ляет собой поток ядер гелия;

-Излучение отклоняется электриче­ским и магнитным полями; -Излучение представляет собой поток быстрых элек­тронов.

-Излучение не отклоняется электри­ческим и магнитным полями,-Излучение представляет со­бой коротковолновое электромагнитное излучение.

Под радиоактивным распадом, понимают естественное радио­активное превращение ядер, происходя­щее самопроизвольно. Атомное ядро, ис­пытывающее радиоактивный распад, назы­вается материнским, возникающее ядро — дочерним.

dN=-Ndt, (256.1)

где  — постоянная для данного радио­активного вещества величина, называемая постоянной радиоактивного распада; знак минус указывает, что общее число радио­активных ядер в процессе распада умень­шается. Разделив переменные и интегрируя, т. е.

где N₀ — начальное число нераспавшихся ядер (в момент времени t=0), N — число нераспавшихся ядер в момент времени t. Формула (256.2) выражает закон радио­активного распада, согласно которому число нераспавшихся ядер убывает со вре­менем по экспоненте.

Интенсивность процесса радиоактив­ного распада характеризуют две величи­ны: период полураспада T_1/2 и среднее вре­мя жизни т радиоактивного ядра. Период полураспада T_1/2 — время, за которое ис­ходное число радиоактивных, ядер в среднем уменьшается вдвое. Тогда, соглас­но (256.2),