Атомная и ядерная физика

При переходе электрона в атоме с одной орбиты на другую, атом излучает или поглощает фотон с энергией

где n и m – номера орбит, и – энергии электрона на этих орбитах.

Число атомов N радиоактивного вещества, которое распадается за время t, определяется формулой радиоактивного распада:

где – начальное число атомов, l – постоянная радиоактивного распада, которая связана с периодом полураспада Т выражением: .

Энергия связи ядра определяется соотношением ,

где – дефект массы, который определяется по формуле:

где Z – порядковый номер изотопа (количество протонов), А – массовое число (количество протонов и нейтронов), и – масса протона и нейтрона, – масса ядра, равная разности масс атома и электронов .

Контрольные вопросы

4.1.1. Опыты Резерфорда.

4.1.2. Планетарная модель атома.

4.1.3. Состав атомного ядра

4.1.4. Ядерные силы.

4.1.5. Энергия связи атомного ядра.

4.1.6. Дефект массы.

4.1.7. Постулаты Бора.

4.1.8. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

4.1.9. Ядерные реакции.

4.1.10. Ядерные реакции под действием нейтронов.

4.1.11. Реакция синтеза атомных ядер.

4.2. Открытые задания

(вставьте пропущенное слово)

4.2.1. В модели атома Резерфорда атом является нейтральным, а заряд ядра равен суммарному заряду ….

4.2.2. Явление самопроизвольного спонтанного превращения атомных ядер в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений - …

4.2.3. Силы, которые действуют в ядре между нуклонами называют ….

4.2.4. Согласно первому постулату Бора, – в атоме существуют стационарные состояния, в которых он … энергию.

4.2.5. Согласно теории Бора, при переходе атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией происходит … …, а при переходе атома в состояние с большей энергией – …

4.2.6. Время, за которое первоначальное количество ядер в среднем уменьшается вдвое называют … ….

4.2.7. В результате альфа-распада радиоактивный элемент превращается в другой элемент, порядковый номер которого на … единицы, а массовое число на … единицы, меньше.

4.2.8. В результате бета-распада образуется новое ядро, в котором массовое число …, а заряд … на единицу.

4.2.9. Явление радиоактивности открыл ….

4.2.10. Правило смещения при радиоактивном распаде установил ….

4.2.11. Активностью радионуклида называют количество … … за 1 секунду.

4.2.12. Величина, которая характеризует влияние любого вида излучения на вещество... ….

4.2.13. Единица поглощенной дозы излучения – ….

4.2.14. Величина, единицей которой является 1 Кл/кг – ….

4.2.15. В камере Вильсона рабочим веществом является … в состоянии насыщения.

4.2.16. Газоразрядный счетчик определяет количество ….

4.2.17. Энергия 931,3 МэВ составляет … а.е.м.

4.2.18. Первый в мире ядерный реактор был создан в … под руководством ….

4.2.19. Первая в мире атомная электростанция была построена в … под руководством ….

4.2.20. Группа элементарных частиц, не принимающих участие в сильном взаимодействии – ….

Закрытые задания

(с одним правильным ответом)

4.3.1. В атоме водорода электрон вращается вокруг ядра, т.е. движется с ускорением. Почему электрон не излучает электромагнитные волны?

а) в стационарных состояниях газы не излучают;

б) скорость электрона не изменяется по величине, поэтому движение электрона является равномерным;

в) электрон способен к излучению только при колебательном движении;

г) электрон не излучает вообще.

4.3.2. Когда атом может излучать свет (согласно теории Бора):

а) при движении электронов в атоме по любой орбите;

б) при переходе атома из состояния с большей энергией к состоянию с меньшей энергией;

в) при переходе атома на более высокий энергетический уровень;

г) при любом ускоренном движении электронов.

4.3.3. В атоме водорода электрон перешел с первой орбиты на третью, а потом – с третьей на вторую. Укажите, как изменилась энергия атома.

а) сначала уменьшилась, потом увеличилась;

б) сначала увеличилась, затем уменьшилась;

в) сначала не изменилась, затем увеличилась;

г) сначала не изменилась, потом уменьшилась.

4.3.4. Укажите ученых, чей опыт подтвердил существование стационарных состояний атома.

а) Майкельсон и Морли; б) Бойль и Мариотт;

в) Франк и Герц; г) Стюарт и Толмен.

4.3.5. Энергия фотона, который излучается атомом, равна

а) произведению энергий соответствующих стационарных состояний атома;

б) доле энергий соответствующих стационарных состояний атома;

в) сумме энергий соответствующих стационарных состояний атома;

г) разности энергий соответствующих стационарных состояний атома.

4.3.6. Состояние, в котором вещество излучает непрерывный спектр

а) газообразное атомарное;

б) газообразное молекулярное;

в) твердое состояние при низкой температуре;

г) любое состояние при высокой температуре.

4.3.7. Радиоактивность – это:

а) распад атомных ядер на нуклоны;

б) спонтанное превращение ядер одних химических элементов в ядра других химических элементов;

в) распад молекул на ионы;

г) превращение одних веществ в другие.

4.3.8. При помощи какого спектра можно провести спектральный анализ?

а) полосатого; б) линейчатого;

в) непрерывного; г) спектра поглощения абсолютно черного тела.

4.3.9. На рисунке обозначены переходы между энергетическими уровнями атома. Какой цифрой обозначен переход, сопровождающийся поглощением фотона?

а) 1; б) 2;

в) 3; г) 4.

4.3.10. Химический состав вещества можно определить по его спектру, т.к.

а) все вещества имеют различные непрерывные спектры излучения;

б) атомы каждого вещества излучают фотоны с такой же частотой, что и поглощают;

в) каждый химический элемент имеет свойственный лишь ему набор спектральных линий;

г) полосатые спектры всех веществ отличаются друг от друга.

4.3.11. Частота кванта, излучаемого атомом, имеет вид:

а) E₁/h; б) E₂/h; в) (E₂-E₁)/h; г) (E₂₊E₁)/h.

4.3.12. Альфа – частица это

а) электрон; б) нейтрон;

в) ядро атома водорода; г) ядро атома гелия.

4.3.13. Вычислить изменение массы атома после двух последовательных альфа-распадов.

а) уменьшится на 2 а.е.м; б) уменьшится на 4 а.е.м.;

в) уменьшится на 8 а.е.м; г) увеличится на 8 а.е.м.

4.3.14. В ядре атома аргона 18 протонов и 22 нейтрона. Сколько электронов в этом атоме?

а) 4; б) 18; в) 22; г) 40.

4.3.15. Какими свойствами обладают ядерные силы притяжения?

а) зарядовая независимость и короткодействующий характер

б) зарядовая независимость и насыщаемость;

в) короткодействующий характер и насыщаемость;

г) зарядовая независимость, насыщаемость и короткодействующий характер.

4.3.16. Заряд ядра определяет

а) число электронов в атоме; б) число протонов;

в) число нейтронов; г) общее число протонов и нейтронов.

4.3.17. По какой из следующих формул определяют энергию связи нуклонов в ядре?

а) б) ; в) ; г) .

4.3.18. При цепной реакции деления ядер урана наряду с ядрами-осколками обязательно вылетают…

а) α-частицы б) β-частицы; в) нейтроны; г) протоны.

4.3.19. Сколько альфа- и бета-распадов происходит в результате превращения радия-226 ( ) в свинец-206 ( ).

а) 5 альфа- и 4 бета-распада; б) 8 альфа- и 5 бета-распадов;

в) 1 альфа- и 1 бета-распад; г) 5 альфа - распадов.

4.3.20. Вставьте пропущенные данные в реакцию слияния дейтерия с литием МэВ

а) ; б) ; в) ; г) .

4.3.21. Выберите уравнение, которое описывает ядерную реакцию, которая происходит при облучении алюминиевой мишени протонами с образованием альфа-частиц:

a) ; б) ;

в) ; г) .

4.3.22. Какая частица обозначается

а) электрон; б) протон; в) позитрон; г) нейтрино.

4.3.23. Укажите изотоп, который не дописан в уравнении реакции

а) ; б) ; в) ; г) .

4.3.24. Как изменяется в результате альфа -распада порядковый номер элемента Z и его массовое число A;

а) Z уменьшается на 4, A уменьшается на 2;

б) Z уменьшается на 2, A уменьшается на 4;

в) Z уменьшается на 2, A уменьшается на 2;

г) Z уменьшается на 4, A уменьшается на 4.

4.3.25. Как изменяется в результате бэтта-распада порядковый номер элемента Z и его массовое число A;

а) Z увеличивается на 2, A увеличивается на 4;

б) Z увеличивается на 2, A увеличивается на 2;

в) Z увеличивается на 1, A увеличивается на 2;

г) Z увеличивается на 1, A не изменяется.

4.3.26.

Используя периодическую систему химических элементов, укажите, какой элемент образуется в результате бэтта-распада тория

а) ; б) ; в) ; г) .

4.3.27. Определите активность радионуклида, если за 1 с произошли четыре распада атомных ядер:

а) 4 Ки; б) 4 Бк; в) 4 Гр; г) 1Р.

4.3.28. Выберите реакцию, в результате которой был открыт протон:

a) ; б) ;

в) ; г) .

4.3.29. Выберите вещества, которые используют для замедления нейтронов:

а) графит; б) слюда; в) бетон; г) сталь; д) дерево.

4.3.30. Определите дефект массы атома Неона ( ):

а) 1,832∙10^-28 кг; б) 2,132∙10^-28 кг; в) 2,832∙10^-28 кг;

г) 3,132∙10^-28 кг; д) 3,832∙10^-28 кг.

Литература.

1. Тесты. Физика. Задача для проверки знаний, умений и привычек выпускников общеобразовательных школ, лицеев и гимназий / Бугаева О.И., Коршун Е.В., Мучник А.И и др. / Под редакцией Коршуна Е.В. – Киев: Образование, 1993. – 36 с.

2. Сборник разноуровневых задач для государственной итоговой аттестации из физики / Гельфгат И.М., Колебошин В.Я., Любченко М.Г. / Под редакцией Гельфгата И.М. – Харьков: «Гимназия», 2002. – 104 с.

3. Физика. Комплексная подготовка: Справочник из физики. Тренировочные тесты. Тесты для самостоятельного решения / Соколович Ю. А, Богданова Г.С., Кирик Л.А. – Харьков: Веста, 2009. – 320 с.

4. Рhуsісs Теst. Ргасtісе Воок / Education Testing Service. GRE. – 2004. – 76 p.

5. Рhуsісs Теst. Ргасtісе Воок / Education Testing Service. GRE. – 2001. – 76 p.

6. http://www.physics-regelman,com/high/MechTheory/

Содержание

Введение 3

1. Электромагнитные волны. Фотометрия 4

1.1. Контрольные вопросы 4

1.2. Открытые задания 5

1.3. Закрытые задания 5

2. Геометрическая оптика 9

2.1. Контрольные вопросы 9

2.2. Открытые задания 10