Шпора по физике [3 семестр]. Интерференция света световая волна

• Название: Интерференция света световая волна
• Анкор: Шпора по физике [3 семестр].doc
• Дата: 03.02.2018
• Размер: 1.6 Mb.
• Имя файла: Шпора по физике [3 семестр].doc
• Тип: Закон; #15151
• Категория: Физика
• страница: 23 из 24

ПРИРОДА β-РАСПАДА

Существует 3 вида β-распада. В одном случае ядро, претерпевающее превращение, испускает электрон, в другом – позитрон, в 3-ем случае, называемом электронным захватом, ядро поглощает один из электронов К-оболочки, реже L или M оболочки. 1) β- распад или электронный распад:

[A, Z]X[A, Z+1]Y+[0, -1]e + ν(в). Наряду с электронов испускается также антинейтрино ν(в). Весь процесс протекает так, как если бы один из нейтронов ядра Х превратился в протон, претерпев превращение по схеме np+e(c.-1)+ν(в). β-распад может сопровождаться испусканием γ-лучей. Механизм их возникновения – дочернее ядро не только в нормальном, но и в возбужленных состояниях. Переходя затем в состояние с меньшей энергией, ядро высвечивает γ-фотон.

β-электроны обладают самой разнообразной кинетической

энергией от 0 до Emax. На рисунке изображен энергетический спектр электронов, испускаемых ядрами при β-распаде. Площадь,

охватываемая кривой, дает общее число электронов,

испускаемых в единицу времени, dN – число электронов, энергия которых заключена в интервале dE. Энергия Emax соответствует разности между массой материнского ядра и массами электрона и дочернего ядра. Следовательно, распады, при которых энергия электрона Е меньше Еmax, протекают с кажущимся нарушением закона сохранения энергии. Чтобы объяснить исчезновение энергии Emax-E, В.Паули в 1932г высказал предположение, что при β-распаде вместе с электроном испускается еще одна частица, которая уносит с собой эту энергию. Т.к. эта частица себя не обнаруживает, следовало признать, что она нейтральна и обладает весьма малой массой (равна или близка у нулю). По предложению Ферми эту частицуу назвали нейтрино. Имеется еще одно основание для предположения о существовании нейтрино (или антинейтрино). Спин нейтрона, электрона и протона одинаков и равен ½. Если написать схему распада без антинейтрино, то суммарный спин может быть либо нулем, ибо единицей, и будет отличатся от спина исходной частицы. Таким образом, участие в β-распаде нейтрино диктуется законом сохранения момента импульса. Спин нейтрино =½. Энергия, выделяющаяся при βраспаде распределяется между электронами и антинейтрино (либо между позитроном и нейтрино).

2) β+распад или позитронный распад: [A, Z]X[A, Z-1]Y+[0, +1]e+ν. Из схемы видно, что атомный номер дочернего ядра на единицу меньше, чем материнского. Процесс сопровождается испусканием позитрона e+ и нейтрино ν, возможно также возникновение γ-лучей. Процесс протекает так: pn+e(c.+)+ν. Для свободного протона такой процесс невозможен по энергетическим соображениям, т.к. масса протона меньше массы нейтрона. Однако протон в ядр может заимствовать требуемую энергию от других нуклонов, входящих в состав ядра.

3) электронный захват заключается в том, что ядро поглощает один из К, L или M-оболочки своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино: p+e(c. -)n+ν. Возникшее ядро может оказаться в возбужденном состоянии. Переходя затем в более низкие энергетические состояния, оно испускает γ-фотоны. Схема процесса: [A, Z]X+[0, -1]e[A, Z-1]Y+ν. Место в электронной оболочке, освобожденное захваченным электроном, заполняется электронами из вышележащих слоев, в результате чего возникают рентгеновские лучи.
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ, ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ.

Распад радиоактивных излучений сопровождается γ-превращением. Большая пропускная способность γ-излучения указывает на аналогию γ-излучения с жестким рентгеновским излучением. На самом деле было обнаружено явление дифрации γ-излучения на кристаллических решетках и определена длина волны 10(с.-12)м, у рентгеновского 10(с.-10)м. Исследования показывают, что γ-излучение испускается ядром, получившимся в процессе радиоактивного распада. Если в процессе α-распада дочернее ядро оказывается в не возбужденном состоянии, то α-распад не будет сопровождаться последующим γ-излучением. Если же дочернее ядро в возбужденном состоянии (E) => α-распад будет сопровождаться последующим (10(c.-14)-10(c.-15)c) испусканием γ-кванта или серией квантов. При прохождении через вещество интенсивность γ-излучения убывает за счет частичного поглощения и рассеивания.

-dJ=Ujdx при х=0, J=Jo, при x=x, J=J => J=Jo*e(c.-Mx) - закон поглощения γ-излучения веществом. M – коэффициент линейного ослабления γ-излучения веществом (М(с.-1)). При тощине слоя X(инд.0,5) интенсивность падающего излучения ослабляется в 2 раза. X(инд.0,5)=(1/M)*(ln2/lne)=

=ln2/M – слой половинного ослабления γ-излучения веществом. Если интенсивность в n-раз меньше, то коэффициент поглощения: X=lnn/M. Рассмотрим отчего зависит коэффициент поглощения М, он складывается из M=Mф+Mk. Коэффициент Мф характеризует долю γ-квантов, энергия которых при прохождении через поглощающее вещество перешла в другую форму энергии. В процессе взаимодействия таких квантов с веществом γ-квант выбивает из атома электрон, который уносит с собой энергию поглощенного γ-фотона => этот процесс называется фотоэффектом на отдельных атомах или внутренняя конверсия. Мk – характеризует долю квантов, которая при столкновении с электронами вещества лишь изменили направления распространения и частоту оказавшись рассеяными в стороны. Зависимость коэффициента рассеивания от энергии поглощенных квантов показана на рисунке. Экспериментальные измерения

показали, что коэффициент поглощения начинается с

некоторыхзначений энергии поглощения γ-квантов

отличается от расчетных значений, а при увеличении

энергий γ-квантов наблюдается аномальный рост

коэффициента поглощения. Это аномальное поглощение

обусловлено тем, что при взаимодействии γ-квантов больших энергий с веществом происходит образование электрон-позитронных пар. Этот процесс образования электрон позитронных пар γe[0, +1]+e[0, -1] – некорректен, т.к. зарождение электрон-позитронных пар в веществе требует затраты части энергии поглощенного γ-кванта. остаток распределения в виде Ek между электроном и позитроном. Т.к. при образовании электронно-позитронной пары затрагивается энергия ***… обратный процесс должен происходить с выделением энергии порцией – аннигиляция.

e[0, +1]+e[0, -1]2hν(инд.γ). Методы регистрации радиоактивного излучения: - метод сцентиляции (вспышки света на экране), - камера Вильсона, - Газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера, - метод *** фото-эммульсии.
ИСКУСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ.

в 1923г Ирэн-Жюлио-Кюри. при бомбардировке легких ядер α-частиц. В процессе β-распада образуется электрон и β-распад возможен. Тогда, когда энергия материнского ядра больше суммарной энергии дочернего ядра и электрона. Существует соотношение между числом нейтронов и протонов в ядре при котором ядро будет устойчиво к β-распаду.

Nуст (нейтроны)/ Zуст (протоны)=0,99+0,015A(c.2/3)(массовое число ядра) – соотношение устойчивости. Если число нуклонов соответствует соотношению, то ядро обладает минимальной энергией и являться устойчивым к β-распаду => что радиоактивными могут быть не только тяжелые, но и легкие ядра, если в них изменить соотношение числа нуклонов. Природные легкие ядра – являются устойчивыми или стабильными, их можно сделать радиоактивными при бомбардировке их ионами водорода, дейтерия или гелия, обладающими большими Ek и способными проникнуть сквозь потенциальный барьер и проникнуть вглубь ядра.
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ.

- называется процесс интенсивного взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицы приводящей к преобразованию ядра или ядер. При этом частицы должны сблизится до траекторий, на которых начинает действовать ядерная сила (10(с.-15)см). Скорость ядерных реакций при обычных температурах мала, это обусловлена двумя причинами: 1) размеры ядер малы по сравнению с размерами атомов или молекул => вероятность столкновения ядер, необходимая для возникновения реакции ниже, чем столкновение между атомами молекул.

2) вокруг ядерсуществует потенциальный барьер для преодоления которого частица, вызывающая ядерную реакцию должна обладать энергией большей, чем энергия теплового возбуждения.

Повысить скорость протекания реакции можно двумя способами: 1) увеличить температуру в зоне протекания ядерных реакций ускоренных с тем, чтобы их Ek была выше, чем высота потенциального барьера вокруг ядра.