Атомная физика | VseFormuly | Физика

Разделы физики

Ядерная и атомная физика

Строение и свойства атомов.

Постулаты Бора

1. Первый постулат (о стационарных состояниях):

Пояснение:

me - масса электрона ( 9,1·10⁻³¹ Кг)
υn - скорость электрона на n-й орбите (м/с)
rn - радиус стационарной на n-й орбите (м)
n - главное квантовое число (натуральное число)
ℏ - приведённая постоянная Планка (≈1,055 × 10-34 Дж⋅с)
En - энергия электрона на уровне с номером n (Дж или эВ)
13,6 эВ - энергия ионизации атома водорода (энергия, необходимая для отрыва электрона от атома в основном состоянии, n=1)
n = 1,2,3,...
1. Электроны в атоме могут находиться только в особых стационарных (энергетических) состояниях;
2. Каждому энергетическому состоянию соответствует своя энергия En;
3. В этих состояниях не происходит излучения энергии — электрон может «висеть» на орбите, не теряя энергию и не падая на ядро (что противоречило классической электродинамике).

2. Второй постулат (об излучении и поглощении энергии):

Пояснение:

h - постоянная Планка (≈6,626 × 10-34 Дж⋅с)
ν(ню) - частота излучения или поглощения фотона (Гц)
En - энергия атома в более высоком (возбуждённом) стационарном состоянии (Дж или эВ)
Ek - энергия атома в более низком стационарном состоянии (Дж или эВ)
1. Излучение энергии происходит только при переходе электрона из более высокого энергетического состояния в более низкое;
2. Поглощение энергии происходит при переходе электрона из более низкого энергетического состояния в более высокое;
3. Энергия, излучаемая или поглощаемая, равна разности энергий начального и конечного состояния.

α-распад и β-распады

α-распад:

Пояснение:

X - исходное ядро (родительское ядро)
A - массовое число
Z - зарядовое число (порядковый номер)
Y - дочернее ядро, образующееся после распада
4 2
He - альфа-частица (ядро гелия), испускаемая при распаде
1. Массовое число (A) уменьшается на 4 (так как α-частица имеет массовое число 4).
2. Зарядовое число (Z) уменьшается на 2 (так как α-частица несёт заряд +2).
Результат: образуется новый химический элемент с порядковым номером на 2 меньше исходного.

β-распад:

Пояснение:

X - исходное ядро (родительское ядро)
A - массовое число
Z - зарядовое число (порядковый номер)
Y - дочернее ядро, образующееся после распада
0 -1
e - электрон (бета-частица с отрицательным зарядом), испускаемый во время реакции
Суть: нейтрон в ядре превращается в протон, электрон (β⁻-частицу) и антинейтрино.
1. Массовое число (A) не меняется (количество нуклонов остаётся прежним).
2. Зарядовое число (Z) увеличивается на 1 (так как появляется дополнительный протон).
Результат: образуется элемент с порядковым номером на 1 больше исходного.

Закон радиоактивного распада:

Пояснение:

N - конечное количество
N0 - начальное количество (в момент t=0)
t - прошедшее время (единица времени)
T - период полураспада (единица времени)

Доза излучения

Доза излучения:

Пояснение:

D - доза излучения (Гр)
E - энергия, поглощённая веществом или объектом (Дж)
m - масса облучаемого вещества или объекта (Кг)

Экспозиционная доза:

Пояснение:

X - экспозиционная доза (Кл/кг)
E - суммарный заряд ионов одного знака, образовавшихся в воздухе (Кл)
m - масса воздуха, в котором произошло ионизирование (Кг)

Эквивалентная доза:

Пояснение:

HTR - эквивалентная доза в органе или ткани (Зв)
WR - взвешивающий коэффициент для излучения вида R
DTR - усреднённая по объёму органа поглощённая доза, создаваемая излучением R (Гр)

Мощность дозы:

Пояснение:

E - мощность дозы (Гр/с)
D - доза излучения (Гр)
t - время (с)

Энергия связи

Энергия связи:

Пояснение:

Eсв - энергия связи ядра (МэВ или Дж)
Δm - дефект массы (кг или а.е.м.)
c - скорость света в вакууме ( ≈3 × 108 м/с)

Дефект массы:

Пояснение:

Δm - дефект массы (кг или а.е.м.)
Z - зарядовое число (число протонов в ядре)
mp - масса одного протона (кг или а.е.м.)
A - массовое число (число протонов в ядре)
A-Z - число нейтронов в ядре
mn - масса одного нейтрона (кг или а.е.м.)
Mя - реальная масса ядра (кг или а.е.м.)