Сопромат
Электротехника
Курсовая
Типовой
Фото
Энергетика
Геометрия
Физика

Лекции

Математика
Искусство
Контрольная

Курс

Примеры
Архитектура
На главную

Ядерная физика начало

§1.2. Заряд ядра

Ядро имеет положительный электрический заряд, который образуют протоны. Число протонов Z называют зарядом ядра, подразумевая, что он равен величине Z*e Кл, где е = 1,602 ×10-19Кл (4,8×10-10 CГCЕ ед.) – абсолютная величина элементарного электрического заряда.

Заряд ядра был определен в 1913 г. Мозли, который измерил с помощью дифракции на кристаллах длину λ волны характеристического рентгеновского излучения для ряда химических элементов, следующих друг за другом в периодической системе элементов. Измерения показали, что λ изменяется дискретным образом от некоторой целой величины Z, которая совпадает с порядковым номером элемента и изменяется на единицу при переходе от элемента к соседнему элементу в периодической системе, а для водорода равна единице. Мозли интерпретировал эту величину как заряд ядра и установил, что (закон Мозли):

aZb,

(1.2.1)

где a и b – константы для данной серии рентгеновского излучения и не зависят от элемента.

Закон Мозли определяет заряд ядер химического элемента косвенным образом. Прямые опыты по измерению заряда ядер на основе закона Кулона были выполнены Чедвиком в 1920 г. В 1911 г. Резерфорд, используя закон Кулона, получил формулу

(1.2.2)

которая позволила объяснить экспериментальные результаты по рассеянию α-частиц на тяжелых ядрах, что, в конечном итоге, привело в 1911 г. к открытию атомного ядра и созданию ядерной модели атома. В формуле (1.2.2): N – количество α-частиц, падающих в единицу времени на рассеиватель; dN – количество рассеянных в единицу времени α-частиц в телесный угол под углом θ; Ze и n – заряд ядер рассеивателя и их концентрация;vи mα–скорость и масса α-частиц. Схема опыта Чедвика приведена на рис. 1.2.1. Рассеиватель в виде кольца (заштриховано на рис 1.2.1) размещался соосно и на равных расстояниях между источником И и детектором α-частиц Д. При измерении количества dN рассеянных α-частиц отверстие в кольце закрывалось экраном, который поглощал прямой пучок α‑частиц из источника в детектор. Детектор регистрировал только α‑частицы, рассеянные в телесный угол dΩ под угломθк падающему пучку α-частиц. Затем кольцо перекрывалось экраном с отверстием, и измерялась плотность тока α-частиц в точке расположения детектора. Используя полученные данные, рассчитывалось количество Nα‑частиц, падающих на кольцо в единицу времени. Таким образом, если известна энергия α-частиц, испускаемых источником, без труда определяется величина Z в формуле (1.2.2). Некоторые из результатов, полученные Чедвиком, приведены в таблице 1.2.1 и не оставляют сомнений в справедливости закона Мозли.

Бипризма и бизеркало Френеля

 1.Для разделения световой волны используют двойную призму (бипризму) с малым преломляющим углом . Источником света является ярко освещенная щель S, параллельная преломляющему ребру бипризмы. В силу малости преломляющего угла бипризмы (несколько угловых минут ) все лучи отклоняются на один и тот же угол  независимо от угла падения, при этом отклонение происходит в сторону основания каждой из призм, составляющих бипризму. В результате образуются две когерентные волны, виртуально исходящих из мнимых источников  и, лежащих в одной плоскости с реальным источникомСмещение изображений источника  Тогда расстояние между мнимыми источниками Ширина интерференционной полосы Область перекрытия когерентных пучков, исходящих из двух мнимых копий источника S, равна Теперь нетрудно вычислить количество интерференционных полос,которое наблюдается в установке:

 

 


 2.В установке бизеркала Френеля две когерентные волны получают при отражении от двух зеркал, плоскости которых образуют двугранный угол ,где  - очень малый угол. Источник – узкая освещенная щель , параллельная грани двугранного угла. Отраженные от зеркал пучки падают на экран Э, и в области перекрытия PQ возникает интерференционная картина в виде полос, параллельных щели . Как и в любой системе плоских зеркал, все три источника (реальный и два мнимых) находятся на одинаковом расстоянии от ребра двугранного угла, то есть на окружности с центром в ребре. При повороте зеркала на угол  световой луч смещается на , поэтому  Используя малость угла ,получим расстояние между мнимыми источниками  и ширину интерференционной полосы  где  Хотя при отражении от зеркала происходит фазовый сдвиг дополнительной разности фаз не возникает, так как сдвигаются фазы обоих пучков.

 

Одномерная решетка из когерентных источников

Расчет многолучевой интерференции

 

Геометрическая прогрессия:

сдвиг фазы и амплитуда результирующего колебания.

Пример: 

Согласно (1.41): 

т.е. результирующая волна распространяется в одном направлении.

 

§1.2. Заряд ядра

Справочник