Сопромат
Электротехника
Курсовая
Типовой
Фото
Энергетика
Геометрия
Физика

Лекции

Математика
Искусство
Контрольная

Курс

Примеры
Архитектура
На главную

Ядерная физика начало

ГЛАВА 1. СТРОЕНИЕ И ОБЩИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР

В настоящее время твердо установлено и не вызывает сомнений, что в составе атома имеется ядро (Резерфорд, 1911 г.). Атомные ядра обладают целым рядом свойств, которые позволяют отличать ядра отдельных химических элементов друг от друга, и в то же время являются общими характеристиками для всех ядер.

Атомные ядра могут быть стабильными, т.е. живущими неограниченно долго, и нестабильными, испытывающие спонтанные (радиоактивные) превращения.

Основными характеристиками стабильного атомного ядра являются число нуклонов в ядре, электрический заряд ядра, масса ядра, энергия связи ядра, размер ядра, спин ядра, магнитный и электрический моменты ядра, четность волновой функции, изотопический спин, статистика.

Нестабильные ядра имеют ряд дополнительных характеристик, таких как тип радиоактивного превращения, среднее время жизни, энергия, выделяемая при распаде.

Ядра могут находиться в различных энергетических состояниях и как любая квантовая система имеют свою, присущую только ядру данного нуклида, систему энергетических уровней. Состояние с наименьшей энергией называется основным, остальные – возбужденными. Ядра в возбужденных состояниях неустойчивы и, в отличие от основных состояний, могут находиться в возбужденных состояниях ограниченное время, испытывая спонтанные переходы в состояния с меньшей энергией.

Ниже будет показано (см. §1.7), что разделение на стабильные, нестабильные и возбужденные ядра является до некоторой степени условным, так как они могут характеризоваться рядом общих свойств.

№ 1.5.3.

В трубке кардиомонитора ускоряющее напряжение U = 16 кВ. Определить длину волны де Бройля электрона при его ударе об экран кинескопа.

Решение

Длина волны де Бройля определяется выражением

, (1)

где - импульс электрона.

Работа электрического поля по разгону электрона идет на сообщение ему кинетической энергии, поэтому можно записать: , откуда

. (2)

Подставляя выражение для скорости из (2) в (1), получим

.

№ 1.5.4.

Для целей бета-терапии применяется ускоритель, в котором электрон движется по окружности радиусом r = 5 см в однородном магнитном поле с индукцией B = 0,5 Т. Определить дебройлевскую длину волны λ электрона.

Решение

Условием равновесия электрона на круговой траектории является равенство центростремительной силы и силы Лоренца:

, (1)

где m – масса электрона, e – его заряд,  - скорость, r – радиус электронной орбиты

Длина волны де Бройля определяется выражением

. (2)

Из (1) найдем импульс электрона:

. (3)

Объединяя (3) и (2), получим:

.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. При проведении лучевой бета-терапии длина волны де Бройля электронов в пучке составляет 5 пм. Определить импульс электрона в пучке.

2. Определить длину волны комптоновского рассеяния электронов, движущихся со скоростью 270 Мм/с.

3. Длина волны де Бройля электрона в конце процесса ускорения в электронно-лучевой трубке кардиомонитора составляет 9 пм. Определить величину ускоряющего напряжения в трубке.

4. Дебройлевская длина волны λ электрона в ускорителе установки для бета-терапии составляет 2∙10-13 м. Определить радиус окружности r, по которой движется электрон в процессе ускорения в однородном магнитном поле с индукцией B = 0,5 Т.

5. Дебройлевская длина волны λ электрона в ускорителе установки для бета-терапии составляет 1,5∙10-13 м. Определить индукцию однородного магнитного поля, в котором движется электрон в процессе ускорения по круговой траектории радиусом r = 5 см.

 

ГЛАВА 1. СТРОЕНИЕ И ОБЩИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР

Справочник