Модель свободных электронов – свободные электроны в металлах ведут себя подобно молекулам идеального газа.
Металлический образец представляет трехмерную потенциальную яму.
На каждом энергетическом уровне могут быть 2 электрона с двумя значениями спинового числа :
 = ±1/2
Среднее число электронов на уровне с энергией Е:  ( т. к. два электрона)
При абсолютном нуле электроны располагаются попарно на самых низких доступных уровнях энергий.
если t поднимается – размытие
Энергия Ферми - это максимальная энергия свободных электронов в металле при абсолютном нуле.
41. Модель свободных электронов в металле . Зависимость плотности квантовых состояний электронного газа от энергии . Использование этой зависимости для нахождения энергии Ферми при Т=0 , если известна концентрация свободных электронов.
Распределение электронов по энергии (заселенность) :
dn – количество свободных электронов в единице объема, энергия которых находится в интервале [ E ; E + dE ]
42. Модель свободных электронов в металле. Зависимость плотности квантовых состояний электронного газа от энергии. Использование этой зависимости для нахождения средней энергии свободных электронов при Т=0.
Средняя энергия свободных электронов :
43. Качественное объяснение электросопротивления металлов в квантовой теории свободных электронов в металле. Зависимость сопротивления от температуры при температурах , близких к абсолютному нулю. Явление сверхпроводимости.
Движение электронов рассматривается как процесс распространения волн де-Бройля.
Электрическое сопротивление металлов в квантовой теории объясняется рассеянием волн де- Бройля электронов на флуктуации плотности (в результате тепловых колебаний ионов решетки и дефектов решетки, а если нет дефектов и Т=0 , тогда электроны не испытывают препятствий при движении.)
Явление сверхпроводимости - свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура)
44. Образование энергетических зон в кристаллах. Разрешенные и запрещенные зоны. Деление твердых тел на металлы, диэлектрики и полупроводники.
1)Переходы с одного энергетического уровня на другой связаны с поглощением или выделением энергии. В изолированном атоме существует сила притяжения ядром атома всех своих электронов и сила отталкивания между электронами.
В кристалле из-за близкого расстояния между атомами возникают новые силы. Это силы взаимодействия между ядрами, между электронами, принадлежащими разным атомам, и между всеми ядрами и всеми электронами. Под влиянием этих дополнительных сил энергетические уровни электронов в каждом из атомов кристалла изменяются.
Одни уровни понизятся, другие повысятся на шкале энергий. Внешние электронные оболочки атомов могут не только соприкасаться друг с другом, но и перекрываться. В результате этого электрон с одного уровня в каком-либо из атомов может перейти на уровень в соседнем атоме без затраты энергии. Происходит обобществление электронов, находящихся на внешних оболочках. Все это приводит к расщеплению энергетических уровней на энергетические зоны.
2) Разрешенная зона- значения энергии, которыми может обладать электрон
Запрещенная зона -область значений энергии, которыми не может обладать электрон в идеальном (бездефектном) кристалле.
Разрешенная включает в себя: зону, произошедшую от валентных уровней атомов, образующих кристалл, называют валентной зоной. Выше валентной зоны имеется полностью свободная от электронов зона, которую называют зоной проводимости.
 3) проводники — зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя одну зону, называемую зоной проводимости, таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Таким образом, при приложении к твердому телу разности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все металлы.
 полупроводники — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет менее 3.5 эВ. Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые (собственные, нелегированные) полупроводники слабо пропускают ток.
диэлектрики — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 3.5 эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят.
45. Собственные полупроводники и их проводимость. Нарисуйте схему энергетических зон. Уровень Ферми.
Химически чистые полупроводники называются собственными полупроводниками. При абсолютном нуле валентная зона собственного полупроводника укомплектована полностью, зона проводимости пуста. Поэтому, при абсолютном нуле проводимость отсутствует (рис.В.2,а).
Ес энергия дна зоны проводимости; Ev энергия потолка валентной зоны
С повышением температуры вследствие термического возбуждения электронов валентной зоны часть из них приобретает энергию, достаточную для преодоления запрещенной зоны и перехода в зону проводимости (рис.В.2,б).
Это приводит к появлению в зоне проводимости «собственных» электронов, а в валентной зоне вакансий (дырок), на которые могут переходить электроны этой зоны. При приложении к кристаллу внешнего поля в нем возникает направленное движение электронов зоны проводимости и валентной зоны, приводящее к появлению электрического тока. Кристалл становится проводящим.
Уровень Ферми- область в которой электрон обладает энергией ферми - это максимальная энергия свободных электронов в металле при абсолютном нуле.
46. Полупроводники с акцепторной примесью и их проводимость. Нарисуйте схемы энергетических зон и расположение примесных уровней.
Предположим, что в решетке германия часть атомов германия замещена атомами трехвалентного индия (рис.В.4,а). Для образования связи с четырьмя ближайшими соседями у атомов индия не хватает одного электрона. Его можно «позаимствовать» у атома германия. Расчет показывает, что для этого требуется затрата энергии порядка Еа 0,01 эВ. Разорванная связь представляет собой дырку (рис.В.4,б), так как она соответствует образованию в валентной зоне германия вакантного состояния.
Непосредственно у потолка валентной зоны на расстоянии Еа 0,01 эВ располагаются незаполненные уровни атомов индия. Близость этих уровней к заполненной валентной зоне приводит к тому, что уже при относительно невысоких температурах электроны из валентной зоны переходят на примесные уровни. Связываясь с атомами индия, они теряют способность перемещаться в решетке германия и в проводимости не участвуют. Свободными носителями заряда являются лишь дырки, возникшие в валентной зоне.
Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны полупроводника, называются акцепторами, а энергетические уровни этих примесей – акцепторными уровнями.
47. Полупроводники с донорной примесью и их проводимость. Нарисуйте схемы энергетических зон и расположение примесных уровней. Энергия активации атома примеси.
 Предположим, что в кристалле германия часть атомов германия замещена атомами пятивалентного мышьяка. Германий имеет решетку типа алмаза, в которой каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседями, связанными с ним валентными силами. Для установления связи с ними атом мышьяка расходует 4 валентных электрона (рис.В.3,а). Пятый электрон в образовании связи не участвует. Он продолжает двигаться вокруг иона мышьяка, электрическое поле которого ослаблено в германии в 16 раз ( диэлектрическая проницаемость германия). Вследствие ослабления поля радиус орбиты электрона увеличивается в 16 раз, а энергия связи его с атомом мышьяка уменьшается примерно в 2 256 раз, становясь равной Eд 0,01 эВ. При сообщении электрону такой энергии он отрывается от атома и свободно перемещается по кристаллу, превращаясь в электрон проводимости (рис. В.3,б).
Между заполненной валентной зоной и свободной зоной проводимости располагаются энергетические уровни Ед пятого электрона мышьяка (рис.В.3,в). Эти уровни размещаются у дна зоны проводимости на расстоянии Eд 0,01 эВ от нее. При сообщении электронам таких примесных уровней энергии Ед они переходят в зону проводимости. Образующиеся при этом неподвижные положительно заряженные ионы мышьяка в электропроводности не участвуют. Примеси, являющиеся источником электронов проводимости, называются донорами, а энергетические уровни этих примесей – донорными уровнями.
Ед=Энергия активации атома примеси — минимальное количество энергии, которое должны получить электроны донорной примеси, для того чтобы попасть в зону проводимости.
 48. Зависимость проводимости  собственных полупроводников от температуры. Графики  и  . Определение по графику ширину запрещенной зоны.
 =
49. Зависимость от температуры проводимости примесных полупроводников. Графики и
. Качественное объяснение различных участков на графике.
52. Свойства лазерного излучения. Применения лазеров.
Лазер, или оптический квантовый генератор — это устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.
Основные свойства лазерного излучения:
1.Монохроматичность - характеризует ширину спектра излучения. Чем ширина спектра меньше, тем выше монохроматичности излучения.
2.Когерентность - характеризует меру согласования между фазами волн, образующими данное излучение. Два пучка называются когерентными, если разность фаз между волнами остается постоянной за время наблюдения. Свойство временной когерентности излучения лазеров используется в оптоэлектронных приборах для приема и передачи информации. Чем короче волна, тем больший объем информации может быть передан.
3.Направленность ( излучение, которое распространяется в пределах небольшого телесного угла) . Высокая направленность обеспечивает максимальную плотность энергии на выходе прибора.
4.Интенсивность- характеризует такие фотометрические величины, как сила излучения, яркость и т.д. Чем больше значения этих величин, тем выше интенсивность излучения.
Применение:
-в быту: проигрыватели компакт-дисков, лазерные принтеры, штрих-коды, лазерные указки
- термическая и механическая обработка (резка, сварка, пайка, гравировка).
-поверхностные покрытия материалов (лазерное легирование, лазерная наплавка, вакуумно-лазерное напыление)
- в голографии
- в качестве средств наведения и прицеливания.
- В медицине: бескровные скальпели, используются при лечении офтальмологических заболеваний
53. Состав атомного ядра. Средняя плотность ядерного вещества.
Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд.
В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны (нуклоны)
Протон - стабильная элементарная частица c зарядом +е, со спином ½ , относящаяся к группе барионов. имеет положительный заряд е+=1,06·10–19 Кл и массу покоя mp = 1,673·10–27кг = 1836me. Нейтрон (n) – нейтральная частица с массой покоя mn = 1,675·10–27кг = 1839me (где масса электрона me, равна 0,91·10–31кг). В свободном состоянии нейтрон нестабилен: он распадается с периодом полураспада 11,7 мин образуя протон и испуская электрон и антинейтрино (β - распад)
Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z– зарядовое число, равное порядковому номеру химического элемента в пс, т.е. числу протонов в ядре. Число нейтронов в ядре обозначается N. Как правило Z > N.
Число нуклонов в ядре A = Z + N называется массовым числом. Ядра с одинаковым Z, но различными А называются изотопами. Ядра, которые при одинаковом A имеют разные Z, называются изобарами.
Плотность ядерного вещества составляет по порядку величины 1014 г/cм3 и постоянна для всех ядер.
54. Характеристики протона и нейтрона.
В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны (нуклоны)
Протон - стабильная элементарная частица c зарядом +е, со спином ½ , относящаяся к группе барионов. имеет положительный заряд е+=1,06·10–19 Кл и массу покоя mp = 1,673·10–27кг = 1836me. Нейтрон (n) – нейтральная частица с массой покоя mn = 1,675·10–27кг = 1839me (где масса электрона me, равна 0,91·10–31кг). В свободном состоянии нейтрон нестабилен: он распадается с периодом полураспада 11,7 мин образуя протон и испуская электрон и антинейтрино (β - - распад
Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z– зарядовое число, равное порядковому номеру химического элемента в пс, т.е. числу протонов в ядре. Число нейтронов в ядре обозначается N. Как правило Z > N.
Число нуклонов в ядре A = Z + N называется массовым числом. Ядра с одинаковым Z, но различными А называются изотопами. Ядра, которые при одинаковом A имеют разные Z, называются изобарами.
55. Радиус атомного ядра. Средняя плотность ядерного вещества.
Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл ввиду размытости границы ядра. Размер ядра примерно равен 10–15 м (размер атома равен 10–10 м). Существует эмпирическая формула для расчета радиуса ядра:  , где R0 = (1,3 – 1,7)·10–15м. Отсюда видно, что объём ядра пропорционален числу нуклонов.
Плотность ядерного вещества составляет по порядку величины 1014 г/cм3 и постоянна для всех ядер.
56. Ядерные силы и их свойства.
Ядерные силы - силы, удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) в атомном ядре. Ядерные силы действуют только на расстояниях порядка 10-13 см ; не зависят от заряда нуклонов; обусловлены сильными взаимодействиями( участвуют андроны - элементарные частицы (барионы и мезоны, включая все резонансы)).
Основные свойства ядерных сил:
1. большая интенсивность (следует из энергии связи, рассчитанной на один нуклон 
2. малый радиус действия (из размеров ядра);
3.насыщение (из пропорциональности энергии связи массовому числу: ∆W≈8A Мэв0
4. спиновая зависимость (из отличия в устойчивости четно-четных, нечетных и нечетно-нечетных ядер); 5. тензорный (нецентральный) характер (из существования квадрупольного момента у дейтона).
57. Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Удельная энергия связи.
Энергия связи ядра определяется величиной той работы, которую нужно совершить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии.
При образовании ядра происходит уменьшение его массы: масса ядра меньше, чем сумма масс составляющих его нуклонов. Уменьшение массы ядра при его образовании объясняется выделением энергии связи. Если Wсв – величина энергии, выделяющейся при образовании ядра, то соответствующая ей масса  называется дефектом массы и характеризует уменьшение суммарной массы при образовании ядра из составляющих его нуклонов.
Если ядро массой Мяд образовано из Z протонов с массой mp и из (A – Z) нейтронов с массой mn, то: 
Вместо массы ядра Мяд величину ∆m можно выразить через атомную массу Мат:
 где mН – масса водородного атома.
При практическом вычислении ∆m массы всех частиц и атомов выражаются в атомных единицах массы (а.е.м.). Одной атомной единице массы соответствует атомная единица энергии (a.e.э.): 1 а.е.э. = 931,5016 МэВ.
Дефект массы служит мерой энергии связи ядра: 
Удельной энергией связи ядра ωсв называется энергия связи, приходящаяся на один нуклон:
58. Зависимость удельной энергии связи ядра от массового числа А. Изменение энергии связи в процессах деления тяжелых ядер и синтеза легких ядер.
 Величина ωсв составляет в среднем 8 МэВ/нуклон.
Кривая зависимости удельной энергии связи от массового числа A, характеризующая различную прочность связей нуклонов в ядрах разных химических элементов. Ядра элементов в средней части периодической системы ( 28<A<138 ), т.е. от Si до Ba , наиболее прочны.
В этих ядрах ωсв близка к 8,7 МэВ/нуклон.
По мере увеличения числа нуклонов в ядре удельная энергия связи убывает. Ядра атомов химических элементов, расположенных в конце периодической системы (например ядро урана), имеют ωсв ≈ 7,6 МэВ/нуклон. Это объясняет возможность выделения энергии при делении тяжелых ядер . В области малых массовых чисел имеются острые «пики» удельной энергии связи. Максимумы характерны для ядер с четными числами протонов и нейтронов ( He , C , O ), минимумы – для ядер с нечетными количествами протонов и нейтронов (Li ,B ,N ).
Пусть ядро урана делится на два одинаковых ядра с массовыми числами 119. У этих ядер, как видно из рис. 6.6.1, удельная энергия связи порядка 8,5 МэВ/нуклон. Удельная энергия связи ядра урана 7,6 МэВ/нуклон. Следовательно, при делении ядра урана выделяется энергия, равная 0,9 МэВ/нуклон или более 200МэВ на один атом урана.
Рассмотрим теперь другой процесс. Пусть при некоторых условиях два ядра дейтерия сливаются в одно ядро гелия . Удельная энергия связи ядер дейтерия равна 1,1 МэВ/нуклон, а удельная энергия связи ядра гелия равна 7,1 МэВ/нуклон. Следовательно, при синтезе одного ядра гелия из двух ядер дейтерия выделится энергия, равная 6 МэВ/нуклон или 24 МэВ на атом гелия.
Следует обратить внимание на то, что синтез легких ядер по сравнению с делением тяжелых сопровождается примерно в 6 раз большим выделением энергии на один нуклон.
59. Устойчивость атомных ядер. График зависимости числа нейтронов от числа протонов в ядрах и ее качественное объяснение.
Критерием устойчивости атомных ядер является соотношение между числом протонов и нейтронов в устойчивом ядре для данных изобаров ( A=const ). Условие минимума энергии ядра приводит к следующему соотношению между Zуст и А: 
Берется целое число Zуст , ближайшее к тому, которое получается по этой формуле.
При малых и средних значениях А числа нейтронов и протонов в устойчивых ядрах примерно одинаковы: Z ≈ А – Z.
С ростом Z , силы кулоновского отталкивания протонов растут пропорционально
Z·(Z – 1)
Z2 (парное взаимодействие протонов), и для компенсации этого отталкивания ядерным притяжением число нейтронов должно возрастать быстрее числа протонов.
N-Z диаграмма атомных ядер. Черными точками показаны стабильные ядра. Область расположения стабильных ядер обычно называют долиной стабильности.
60.Радиоактивность. Закон радиоактивного распада в дифференциальной и интегральной форме.
Радиоактивность – самопроизвольное разложение атомных ядер некоторых химических элементов, сопровождающееся активным излучением
 – в дифф. Форме
 , N-сколько сейчас нераспавшихся ядер
 – в интегральной форме
N(t)= 
 61. Радиоактивность. Статический характер радиоактивного распада. Графики зависимости числа нераспавшихся и распавшихся ядер во времени.
N(t)=
Период полураспада – это время , за которое из огромного количества ядер распадается половина.
 , 
N(t)=  
62. Активность радиоактивного элемента и ее зависимость от времени. Удельная активность. Единицы активности.
Активность – количество распадов в секунду.
[A] = 
63. Альфа-распад и его схема. График зависимости потенциальной энергии альфа-частицы от расстояния от центра ядра. Связь периода полураспада для этого превращения с энергией альфа-частицы вдали от ядра
Альфа-распад - это самопроизвольное превращение ядра (A, Z) в ядро (A-4, Z-2) с испусканием альфа-частицы: 
Зависимость потенциальной энергии альфа-частицы от расстояния до центра ядра.
Пунктирной линией показана кинетическая энергия альфа-частицы на бесконечном удалении от дочернего ядра.
R-радиус ядра, кулоновский потенциал обрезается на расстоянии R, которое приблизительно равно радиусу остаточного ядра
r < R - альфа-частица с кинетической энергией Ta+ V0 может двигаться в этой области, но не способна ее покинуть; сильное взаимодействие между альфа-частицей и остаточным ядром.
R < r <  - область потенциального барьера, в которой потенциальная энергия больше энергии альфа-частицы, т.е. это область запрещенная для классической частицы.
r > - область вне потенциального барьера ; возможно прохождение альфа-частицы сквозь барьер (туннелирование)
|
Зависимость периода полураспада от энергии альфа-распада хорошо описывается эмпирическим законом Гейгера – Неттола:
 , a и b - константы , слабо зависящие от Z (заряд дочернего ядра) ; Е – энергия альфа-распада
При уменьшении энергии происходит рост логарифма времени полураспада, а сам период полураспада, следовательно, увеличивается экспоненциально быстро.
64.  распад и его схема. Особенности распределения электронов по энергиям при  - распаде. Антинейтрино.
Явление β- -распада состоит в том, что ядро(A,Z) самопроизвольно испускает электрон и электронное антинейтрино, переходя в ядро с тем же массовым числом А, но с атомным номером Z, на единицу большим : 
В —распаде слабое взаимодействие превращает нейтрон в протон, при этом испускаются электрон и электронное антинейтрино:  .
 - Свободный нейтрон также испытывает β—распад. Это обусловлено тем, что масса нейтрона больше, чем суммарная масса протона, электрона и антинейтрино.
В процессе -распада выделяется энергия: Qβ- = [Mя(A,Z) - Mя(A,Z+1) - me]c2 где Mя - массы ядер, me - масса электрона; или Qβ- = [Mат(A,Z) - Mат(A,Z+1)]c2 где Mат - массы атомов
Выделяющуюся в результате β-распада энергию в основном уносят легкие частицы – лептоны
65.  - распад и его схема. Особенности распределения позитронов по энергиям при - распаде. Нейтрино.
Явление β+ -распада состоит в том, что ядро(A,Z) самопроизвольно испускает позитрон и электронное нейтрино, переходя в ядро с тем же массовым числом А, но с атомным номером Z, на единицу меньшим :
В β+-распаде протон в ядре превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино:
В процессе β+ -распада выделяется энергия : Qβ+ = [Mя(A,Z) - Mя(A,Z-1) - me]c2 , где Mя - массы ядер, me - масса электрона или Qβ+ = [Mат(A,Z) - Mат(A,Z-1)]c2 - 2mec2 , где Mат - массы атомов
66. Гамма-излучение атомных ядер и основные процессы взаимодействия гамма-излучения с веществом.
Гамма-излучение - коротковолновое э. м. излучение. На шкале э. м. волн, оно граничит с жёстким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Обладает малой длиной волны (λ ≤ 10-10 м) и корпускулярными свойствами, т. е. ведёт себя подобно потоку частиц — гамма-квантов, или фотонов, с энергией hv .
Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:
Фотоэффект — энергия гамма-кванта поглощается электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом (который становится ионизированным).
Эффект Комптона — гамма-квант рассеивается при взаимодействии с электроном, при этом образуется новый гамма-квант, меньшей энергии, что также сопровождается высвобождением электрона и ионизацией атома.
Эффект образования пар — гамма-квант в поле ядра превращается в электрон и позитрон.
Ядерный фотоэффект — при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра
67. Ядерные реакции и законы сохранения. Энергия ядерной реакции.
Ядерные реакции - это превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом: Х + а = Y + b, X, Y- исходное и конечное ядра, a, b- бомбардирующая и испускаемая частицы
1.Закон сохранения электрического заряда.
2.Закон сохранения числа нуклонов.
1,2: суммарный электрический заряд и полное число нуклонов вступающих во взаимодействие должно сохраняться в результате ядерных реакций
3.Закон сохранения энергии: Ea + EA = Eb + EB (полные Е=Т + мс2)
4.Закон сохранения импульса.
5.Закон сохранения момента количества движения.
Энергия реакции это кинетическая энергия выделяющаяся или поглощающаяся в процессе ядерной реакции; она равна разности энергий покоя частиц в начальном и конечном состояниях:
Q = mac2 + mAc2 - mbc2 - mBc2
(Ta + mac2 + TA + mAc2 = Tb + mbc2 + TB + mBc2
|
Ta + TA + = Tb + TB - Q )
|
68. Реакция деления тяжелых ядер. Энергия, выделяющаяся при делении ядра урана. Самопроизвольное деление.
Деление тяжелых ядер - тяжёлое ядро под действием нейтронов и других частиц делится на 2 ядра-осколка и сопровождается испусканием 2-3 вторичных нейтронов. Энергия или энергетический эффект реакции Е равна разности энергий конечной и исходной пар ядер и частиц в реакции.
Реакция деления ядер урана идет по схеме 
Энергетический эффект этой ядерной реакции определяется по формуле
 )
Cопровождается выделением огромной энергии. Для поддержания реакции деления требуется подводить нейтроны. При каждом акте деления освобождается несколько нейтронов, которые, в свою очередь, вызвав акт деления создадут еще избыточные нейтроны. Число нейтронов растет в геометрической прогрессии и таким образом поддерживается цепная реакция.
Спонтанное (самопроизвольное) деление ядер атомов урана -процесс, когда некоторые ядра атомов урана самопроизвольно, без какого-либо видимого внешнего воздействия, делятся надвое. Наличие потенциального барьера препятствует .
69.Объяснение цепного механизма реакции деления тяжелых ядер. Явления, препятствующие цепному механизму.
Цепная реакция – процесс деления идет в среде, в которой происходит процесс размножения нейтронов. Такая среда называется активной зоной.
Характеристикой развития и поддержания является коэффициент размножения нейтронов
 где Ni и Ni-1 – числа нейтронов, вызывающих деление ядер на двух соседних этапах реакции.
При к = 1 цепная реакция идет с постоянной интенсивностью.
При к > 1 реакция приобретает лавинообразный характер, т.е. становится цепной.
Барьер деления  равен разности между максимальным значением потенциальной энергии и её значением для исходного состояния, именно он препятствует делению тяжёлых ядер.
70. Термоядерная реакция. Энергия реакции. Кулоновский барьер.
Термоядерные реакции - реакции слияния (синтеза) лёгких ядер, протекающие при высоких температурах. Эти реакции обычно идут с выделением энергии, поскольку в образовавшемся в результате слияния более тяжёлом ядре нуклоны связаны сильнее, т. е. имеют, в среднем, бoльшую энергию связи, чем в исходных сливающихся ядрах. Чтобы преодолеть потенциальный барьер , обусловленный кулоновским отталкиванием , ядра с порядковыми номерами Z1 и Z2 должны обладать энергией :  ,
Для самых легких ядер Z1=Z2=1
Кулоновский барьер- потенциальная энергия кулоновского отталкивания одноименно заряженных частиц вне области действия ядерных сил  где Z1e и Z2e - заряды частиц (Z - ат. номер), r- расстояние между частицами, r0- радиус действия ядерныхсил.
71. Проблемы создания термоядерного реактора.
Нужно создать установку, в которой нагретое до огромных температур (≈108 К), и поэтому представляющее собой высокотемпературную плазму, ядерное топливо необходимо достаточно долго удерживать в состоянии с высокой плотностью. Любой материал испарится при столь высоких температурах и, поэтому, не может быть использован, чтобы удержать высокотемпературную плазму в замкнутом объёме. |
Скачать 1.04 Mb.