Атомное ядро. Дефект массы и энергия связи

Атомное ядро состоит из элементарных частиц – протонов и нейтронов. Протон имеет положительный заряд, равный заряду электрона, и массу покоя m_p=1,67×10^-27 кг. Нейтрон – нейтральная частица с массой покоя m_n=m_p. Протоны и нейтроны называются нуклонами. Общее число нуклонов в атомном ядре называется массовым числом. При измерениях массы ядра измерения показали, что масса ядра меньше, чем сумма масс составляющих его нуклонов. Но так как всякому изменению массы должно соответствовать изменение энергии, то при образовании ядра должна выделяться определенная энергия. Из закона сохранения энергии вытекает и обратное: для разделения ядра на составные части необходимо затратить такое же количество энергии, которое выделяется при его образовании. Энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра. Энергия связи нуклонов в ядре E_св=[Zm_p+(A–Z)m_n–m_я]c², где m_р, m_n, m_я – соответственно массы протона, нейтрона и ядра или E_св=[Zm_Н+(A–Z)m_n–m]c², где m_Н – масса атома водорода. Величина Dm=[Zm_p+(A–Z)m_n]–m_я называется дефектом массы ядра. На эту величину уменьшается масса всех нуклонов при образовании из них атомного ядра.

Радиоактивное излучение и его виды.

Радиоактивностью называется способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием различных типов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Радиоактивное излучение бывает трех типов: a-, b- и g-излучение. a-Излучение отклоняется электрическим и магнитными полями, обладает высокой ионизирующей

способностью и малой проникающей способностью. Излучение представляет собой поток ядер гелия; заряд a-частицы равен +2е, а масса совпадает с массой изотопа гелия ₂⁴Не. b-Излучение отклоняется электрическим и магнитными полями; его ионизирующая способность значительно меньше, а проникающая способность гораздо больше, чем у a-частиц. g-Излучение не отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью – коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны l<10^-10.

Волновые свойства света. Гипотеза де Бройля.

Де Бройль выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы, обладающие импульсом, обладают так же волновыми свойствами. Согласно де Бройлю с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики – энергия и импульс, а с другой – волновые характеристики – частота и длина волны. Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов: E=hn, p=h/l. Таким образом, любой частице, обладающей импульсом, сопоставляют волновой процесс с длиной волны, определяемой по формуле де Бройля: l=h/p.