ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ ИЗУЧЕНИЕ
Ядерные реакции – искусственные превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействием с частицами или друг с другом. Для ядерных реакций справедливы общие законы сохранения электрического заряда, числа нуклонов, энергии, импульса, массы
α - распад зарядовое число массовое число (число нуклонов) Закон сохранения зарядового числа: 88 = 86 +2 Закон сохранения числа нуклонов (массового числа): 226 = 222 + 4 Иллюстрация законов сохранения 226 88 Ra 222 86 Rh + 4 2 He
Закон сохранения энергии Первая проверка уравнения Эйнштейна E = mc 2, была проведена, когда Резерфорд произвел обстрел ядрами водорода легкого металла лития. 1 1 Н + 7 3 Li 2 4 2 H + E k Ядро водорода Кинетическая энергия Ядро лития По фотографиям, полученным в камере Вильсона, были измерены скорости -частиц (ядер гелия) и вычислена их кинетическая энергия. Эта энергия оказалась эквивалентной потерянной массе в соответствии с формулой Эйнштейна. Тем самым было доказано, что масса частиц может уменьшаться, а вместо пропавшей части массы появляется энергия в эквивалентом количестве, как и предсказал Эйнштейн
В 1899 году Э. Резерфорд в результате экспериментов обнаружил, что радиоактивное излучение неоднородно и под действием сильного магнитного поля распадается на две составляющие, - и -лучи. Третью составляющую, -лучи, обнаружил французский физик П. Вилард в 1900 году.
-лучи – это поток ядер атомов гелия. Они заряжены положительно. От других видов радиоактивного излучения -лучи отличаются малой проникающей способностью, то есть интенсивностью их поглощения различными веществами. -лучи не могут пробить лист бумаги, толщиной 0,1 мм.
-лучи представляют собой поток электронов, скорости которых близки к значению скорости света. Проникающая способность -лучей выше, чем -излучения. Защитой от -лучей может являться алюминиевая пластина толщиной в несколько миллиметров.
-лучи представляют собой электромагнитное излучение. Обладают очень высокой проникающей способностью. Чем больше атомный номер поглощающего вещества, тем лучше вещество поглощает -лучи. Проникающая способность -лучей настолько велика, что слой свинца толщиной 1 см уменьшает интенсивность этого излучения всего в два раза.
-излучение связано с переходом ядра из возбужденного состояния с высоким уровнем энергии на более низкий уровень. -излучение может сопровождать и - распады. -излучение не вызывает изменения заряда, а масса ядра изменяется на очень малую величину.
Классификация ядерных реакций Радиоактивный распад Ядерные реакции на нейтронах Ядерные реакции под действием заряженных частиц Ядерные реакции деления
α- распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием α -частиц ( ядро гелия 4 2 Не ) называется α- распадом. А – массовое число, Z – зарядовое число А Z X А -4 Z-2 Y 4 2 Не + + γ Символ «материнского» ядра Символ «дочернего» ядра Ядро гелия 4 2 Не Электро- магнитное излучение γ - излучение испускается ядром А -4 Z-2 Y при переходе из возбужденного состояния в стационарное
β -распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием потока электронов называется β – распадом. А – массовое число, Z – зарядовое число А Z X А Z +1 Y 0 -1 e + + γ Протон-нейтронное строение ядра теоретически исключает возможность вылета из ядра электронов, т.к. их в ядре нет. Э. Ферми разработал теорию β -распада. Символ «материнского» ядра Символ «дочернего» ядра Электрон Электро- магнитное излучение
ГИПОТЕЗА Энрико ФЕРМИ В ядре возможно взаимные превращения нуклонов. В результате появляются электроны 0 -1 е и антинейтрино ν. Антинейтрино не имеет массы покоя и электрического заряда. Такой процесс обусловлен особым типом взаимодействия – слабым взаимодействием: ~ 1 0 n 1 1 p 0 -1 e + + ν ~ По закону сохранения энергии это превращение сопровождается выделением энергии, т.к. масса нейтрона больше массы протона. Е = Δ mc 2
0 n 1 2 7 Al 13 28 Al 13 28 Al 13 4 α 24 Na 1 1 2 Капельная модель ядерных реакций I. Нейтрон влетает в ядро II. Ядро «разогревается» III. Энергия сосредотачивается на группе частиц IV. Вылетает α-частица Ядро «охлаждается» 1 0 n + 27 13 Al 2 8 13 Al 24 11 Na + 4 2 Не Великий итальянский физик Энрико Ферми первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что медленные нейтроны оказываются в большинстве случаев гораздо более эффективными, чем быстрые. Вероятность столкновения медлен-ных нейтронов с ядрами выше. Ядерная реакция на нейтронах
Ядерная реакция под действием заряженных частиц В ядро может попасть заряженная частица кинетическая энергия которой достаточна для преодоления кулоновского отталкивания от ядра. Эта энергия сообщается протонам, ядрам дейтерия 2 1 Н, -частицам ускорителем элементарных частиц. Первая искусственная ядерная реакция осуществлена Резерфордом в 1919 году. 1 4 N 7 1 8 F 9 17 O 8 2 He 4 1 p 1 I. Бомбардиру-ющая частица II. Исходное ядро III. Возбужденное промежуточное ядро IV. Новое ядро 14 7 N + 4 2 He 1 8 9 F 17 8 O + 1 1 p
γ - излучение γ - излучение Капельная модель ядерных реакций (Гамов Г.А., Френкель Я.И., Бор Н.) 1 0 n + 235 92 U 236 92 U = 137 55 Cs + 97 37 Rb + 2 1 0 n 235 U 92 0 n 1 23 6 U 92 137 Cs 55 n n 97 Rb 37 Поглотив нейтрон, ядро возбуждается, деформируется, приобретает вытянутую форму Ядро разрывается Ядро напоминает заряженную капельку жидкости
При ядерных реакциях обязательно выполняются различные законы сохранения: электрического заряда, числа нуклонов, превращения энергии, сохранения импульса, сохранения массы. Познакомились с ядерными реакциями и их классификацией ВЫВОД:
Проверь себя!
Кто экспериментально доказал существование атомного ядра? А. М. Кюри; Б. Резерфорд; В. Беккерель; Г. Томсон. Сколько электронов содержится в электронной оболочке нейтрального атома, если в атомном ядре 20 протонов и 17 нейтронов ? А. 20; Б. 37; В. 17; Г. 3. Какой вид радиоактивного излучения наиболее опасен при внутреннем облучении человека? А. β – излучения; Б. γ – излучения; В. α – излучения; Г. все три одинаково опасны. Ядро состоит из 90 протонов и 144 нейтронов. После испускания двух β частиц, а затем одной α частицы, это ядро будет иметь : А. 85 протонов, 140 нейтронов; Б. 87 протонов, 140 нейтронов; В. 90 протонов, 140 нейтронов; Г. 87 протонов, 140 нейтронов. Какое недостающее ядро надо вставить вместо Х в ядерную реакцию? А. ; Б. ; В. ; Г.. Сколько протонов Z и нейтронов N в ядре ? А. Z = 235, N = 92; Б. Z = 92, N = 143; B. Z = 235, N = 143. Ядро азота захватило α частицу и испустило протон Ядро какого элемента образовалось? Определите количество нейтронов в ядре элемента, получившегося в результате трех последовательных α распадов ядра тория. А. 144; Б. 140; В. 232; Г. 138.
ОЦЕНИ СВОЮ РАБОТУ min m α x ТРУДНО? |---|---|---|---|---| 0 1 2 3 4 5 min m α x ИНТЕРЕСНО? |---|---|---|---|---| 0 1 2 3 4 5 min m α x КОМФОРТНО ? |---|---|---|---|---| 0 1 2 3 4 5
