Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200




НазваниеУчебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200
страница9/15
Дата публикации31.07.2013
Размер1.67 Mb.
ТипПрограмма
zadocs.ru > Физика > Программа
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   15
Методические указания
В теме 9.1 изучается структура атомных ядер, состоящих из нуклонов (протонов и нейтронов), удерживаемых в ядре с помощью ядерных сил. Определяются основные характеристики ядра: массовое число, заряд, масса, радиус ядра, энергия связи и дефект масс ядра, рассматривается спектр энергетических состояний и переходы между ними, приводящие к гамма-излучению. Даётся общее представление о моделях ядер: оптической, оболочечной, коллективной, капельной. Изучаются явления естественной и искусственной радиоактивности, основные типы (-, - и -излучение) и закон радиоактивного распада. Вводится понятие периода полураспада. Качественно описывается эффект Мёссбауэра резонансного поглощения -излучения в кристалле. Рассматриваются основные типы и законы (сохранение заряда (числа протонов) и числа нуклонов) ядерных реакций. Необходимо уметь определять продукты ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа, рассчитывать энергетический выход ядерных реакций.

В теме 9.2 рассматриваются деление и синтез ядер, цепная ядерная реакция и термоядерная реакция. Отмечается, что некоторые особенности деления и синтеза ядер можно объяснить капельной моделью ядра. Изучается возможность получения энергии в ядерных реакторах на основе деления ядер, являющаяся основой ядерной энергетики. Рассматриваются методы регистрации ионизирующих излучений и элементарных частиц с помощью камеры Вильсона, фотоэмульсии, пузырьковой камеры, счётчика Гейгера-Мюллера. Необходимо знать о биологическом воздействии радиации. Вводится понятие дозы облучения и изучаются основные принципы радиационной безопасности.

В теме 9.3 изучаются основные типы элементарных частиц, возможность их наблюдения в космических лучах, в ядерных реакциях. Даются понятия об основных характеристиках элементарных частиц: времени жизни, массе, заряде, спине, изотопическом спине, странности и т.п. Даётся классификация элементарных частиц по времени жизни – нестабильные частицы в конечном итоге распадаются на стабильные (электрон, протон, фотон, нейтрино), причём все частицы могут вступать во взаимодействие друг с другом, результатом которого могут быть новые частицы, имеющие малое время жизни (резонансы). Частицы систематизируются также по спину (фермионы и бозоны), изоспину (нуклоны, адроны), массе (лептоны, мезоны и гипероны), участию в слабых (лептоны) или сильных (адроны) взаимодействиях. Существуют также античастицы (позитрон, антипротон, антинейтрино и др.), которые могут аннигилировать, приводя к выделению энергии в виде гамма-квантов (фотонов). Следует понимать, что некоторые частицы являются переносчиками взаимодействий, имеющих место как в макромире (гравитационное и электромагнитное), так и в микромире (электромагнитное, сильное, слабое), что проявляется в принципе близкодействия. Важную роль при этом играют законы сохранения в микромире (закон сохранения заряда, изоспина, чётности и др.), изучение которых привело к идее внутренней структуры большинства элементарных частиц. В настоящее время считается, что структурными составляющими элементарных частиц являются кварки, а переносчиками межкваркового взаимодействия – глюоны. Рассматривается также роль элементарных частиц в эволюции Вселенной.
^ Основные формулы
Энергия связи ядра:

,

где с – скорость света в вакууме;

m – дефект массы ядра;

Z – заряд ядра (число протонов в ядре);

mp – масса протона;

– число нейтронов в ядре;

^ A – массовое число (число нуклонов в ядре), или атомный номер элемента;

mn – масса нейтрона;

Mя – масса ядра.

Во внесистемных единицах (МэВ) энергия связи ядра равна

,

где m – дефект массы ядра в а.е.м. ().

Ядерные реакции записываются в виде:



где – обозначает ядро элемента с атомным номером Ai и зарядом ядра Zi.

Закон сохранения заряда в ядерных реакциях:



Закон сохранения числа нуклонов в ядерных реакциях:



Энергетический выход ядерной реакции:



где – масса ядра элемента Xi.

В силу закона сохранения заряда массы ядер в этой формуле можно заменить на массы атомов.

Закон радиоактивного распада:

, или

где – постоянная распада, или радиоактивная постоянная;

^ N – число нераспавшихся радиоактивных ядер в момент времени t;

N0 – число радиоактивных ядер в момент времени ;

 – ядерная постоянная времени радиоактивного ядра, т.е. интервал времени, за который число нераспавшихся ядер уменьшится в e раз;

– период полураспада.

Число ядер, распавшихся за время t:

, или ,

если интервал времени t, за который определяется число распавшихся ядер, значительно меньше периода полураспада .

Активность радиоактивного изотопа:

,

где dN – число радиоактивных ядер, распавшихся за время dt;

A0 – активность изотопа в начальный момент времени.

Удельная активность изотопа:

,

где m – масса изотопа.

Единицы активности радиоактивного вещества:

беккерель: в системе СИ – 1 распад в секунду;

кюри: .

Доза излучения (поглощённая доза излучения):

,

где ^ W – энергия (поглощённого) излучения;

m – масса облучаемого вещества;

 – плотность облучаемого вещества.

V – объём облучаемого вещества.

Единицы поглощённой дозы:

грэй: в системе СИ

рад (rad – radiation absorbed dose): .

Мощность дозы излучения:

,

где D – доза излучения, поглощённого за время t.

Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения:



где ^ Q – суммарный заряд ионов, образовавшихся в результате ионизации излучением сухого воздуха при температуре 18 °C;

m – масса ионизированного воздуха.

Единицы экспозиционной дозы:

в системе СИ:

рентген: доза в накапливается за на расстоянии от источника радия массой , т.е активностью примерно :

.

Мощность экспозиционной дозы излучения:

,

где J – изменение экспозиционной дозы излучения, произошедшее за время t.

Эквивалентная доза облучения:

,

где ^ Qr – коэффициент качества (КК), или относительная биологическая эффективность (ОБЭ) излучения;

D – поглощённая доза облучения.

Для - и -излучения , для -излучения , для протонов и быстрых нейтронов QN от 3 до 10.

Единицы эквивалентной дозы облучения:

бэр (биологический эквивалент рада): [Dэ] = 1 бэр = Qr  1 рад;

зиверт: в системе СИ .
Примеры решения задач
Задача 1. Вычислить дефект массы т, энергию связи Есв. и среднюю энергию связи ядра , приходящуюся на один нуклон ядра.

Решение. Масса ядра всегда меньше суммы масс свободных (находящихся вне ядра) протонов и нейтронов, из которых ядро образовалось. Дефект массы m и есть разность между суммой масс свободных нуклонов (протонов и нейтронов) и массой ядра, т.е.

, 

где ^ Z – атомный номер (число протонов в ядре);

A – массовое число (число нуклонов, составляющих ядро);

mp, mn, Mя – соответственно, массы протона, нейтрона и ядра.

Так как в справочных таблицах приводятся массы нейтральных атомов, а не ядер, то преобразуем эту формулу, чтобы выразить дефект массы m через массу атома Ma. Масса атома Ma очевидно равна сумме масс ядра Mя и массы Zme, вращающихся вокруг него электронов, откуда следует

. 

Подставляя  в , получим

, 

где – масса атома водорода (таблица В.16, приложение В).

Из этой таблицы находим также массы нейтрона и изотопа лития () Подставляя все массы в  и учитывая, что , получаем



Соответственно, энергия связи равна

.

Так как в ядре изотопа лития находится нуклонов, то средняя энергия связи , приходящаяся на один нуклон ядра, равна



Примечание – Термин «дефект массы» часто применяют в другом смысле: дефектом массы  называют разность между массой нейтрального атома данного изотопа и его массовым числом A: . Эта величина особого физического смысла не имеет, но её использование позволяет в ряде случаев значительно упростить вычисления. В настоящем пособии всюду имеется в виду дефект массы m, определяемый формулой .

Ответ: ;

;

.
Задача 2. При соударении -частицы с ядром бора произошла ядерная реакция, в результате которой образовались два новых ядра. Одним из этих ядер стало ядро атома водорода . Определить порядковый номер и массовое число второго ядра, дать символическую запись ядерной реакции и определить её энергетический выход.

Решение. -частица представляет собой ядро атома гелия , а протон – ядро атома водорода . Обозначая неизвестное ядро через , данную реакцию можно записать в виде:



Из закона сохранения числа нуклонов следует , а из закона сохранения заряда находим порядковый номер элемента , который соответствует углероду. Следовательно, в результате данной реакции образовалось ядро изотопа углерода
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   15

Похожие:

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconУчебная программа, методические Указания и контрольные задания для...
Программа, методические указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения специальности

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconУчебная программа, методические указания и задания к контрольной...
Статистика. Учебная программа, методические указания и задания к контрольной работе

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconМетодические указания по выполнению контрольных работ для студентов безотрывной формы обучения
Воловик, О. В./ Экология Республики Коми [Текст]: метод указания по выполнению контрольных работ для студентов безотрывной формы...

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconМетодические указания по выполнению контрольной работы 31 Общие указания 31
Производственные технологии : программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальностей 1-25 01 07 – Экономика...

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconНемецкий язык методические указания и контрольные задания для студентов...
Немецкий язык : методические указания и контрольные задания для студентов 2 курса железнодорожных специальностей заочной формы обучения...

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconМетодические указания и контрольные задания для студентов специальностей...
Статистика: методические указания и контрольные задания для студентов специальностей 1-26 02 02 «Менеджмент» и 1-26 02 03 «Маркетинг»...

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов...
Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconМетодические указания и контрольные задания для студентов специальности,...
Методические указания и контрольные задания по дисциплине Стандартизация норм точности для студентов специальности: 1- 38. 02. 01...

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconПрограмма и контрольные задания для студентов I и II курсов заочной...
Математика: программа и контрольные задания / В. Б. Грахов, М. Минькова, В. Б. Соловьянов. Екатеринбург: гоу впо угту-упи, 2005....

Учебная программа, методические Указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения минск 200 iconМетодические указания и контрольные задания к выполнению контрольных...
Статистика: методические указания и контрольные задания к выполнению контрольных работ для студентов специальностей 1-25 01 08 «Бухгалтерский...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов