Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Основи радіаційної фізики, дозиметрії і радіометрії

Предмет: 
Тип роботи: 
Методичні вказівки
К-сть сторінок: 
52
Мова: 
Українська
Оцінка: 

енергії  у вигляді кінетичної енергії частинок, що виникають при реакції.

Як показують досліди, ядро може мати ряд квантованих рівнів енергії. Енергія зв’язку визначає самий нижчий (основний) рівень енергії. Схему енергетичних 
рівнів ядра прийнято зображати у вигляді, представленому на рис.2.2. Система енергетичних рівнів зображена  на фоні потенціальної ями, якою є ядро для всіх нуклонів. Цифри зліва від енергетичних рівнів означають енергію рівня в кеВ (або МеВ), при цьому енергія самого нижчого рівня (основного стану) приймається за нуль. Значення енергії основного стану
 .                         (2.9)
Цифри справа являють собою значення спіну ядра, знак “+” біля значення спіну 
говорить про те, що ядро являється парним.
Стабільність ядра і велика енергія зв’язку забезпечуються особливими ядерними силами. Взаємодію, при якій виникають ці сили, називають сильною взаємодією. В результаті експериментального вивчення були встановлені наступні властивості ядерних сил.
1. Ядерні сили являються короткодіючими, їх радіус дії має порядок 10-13см. На суттєво більших віддалях ці сили не проявляються, на віддалях 10-13см мають характер притягання, а на віддалях суттєво менших 10-13см притягання змінюється відштовхуванням.
2. Сильна взаємодія не залежить від наявності або відсутності електричного заряду у нуклонів. Цю властивість називають зарядовою незалежністю ядерних сил.
3. Ядерні сили залежать від взаємної орієнтації спінів нуклонів. Так, наприклад, нейтрон і протон утримуються разом, утворюючи дейтон, коли їх спіни паралельні. Звідси випливає, що ядерні сили не являються центральними.
4. Ядерні сили мають властивість насичення. Це означає що окремий нуклон взаємодіє з обмеженим числом найближчих сусідів. Насичення проявляється в тому, що питома енергія зв’язку при збільшенні числа нуклонів не збільшується, а залишається приблизно постійною.
Історично першою моделлю ядра стала краплинна модель.  В середині 30 років минулого століття, коли основні властивості ядра були вивчені, з’явились підстави уподібнювати ядро краплині рідини. Нуклони взаємодіють між собою як молекули рідини. З формули (2) випливає, що густина матерії ядра    . Густина матерії ядра постійна для всіх ядер, так само, як і для всіх крапель однієї і тієї ж рідини.
Крім того на користь цієї гіпотези говорить і приблизна постійність (незалежність від числа нуклонів в ядрі) питомої енергії зв’язку. Це означає, що окремий нуклон взаємодіє  не з всіма нуклонами ядра, а тільки з найближчими сусідами. Така сама ситуація існує і з енергією молекул в рідинах, що приводить до поверхневого натягу.
З аналізу краплинної моделі і, використовуючи експериментальні дані, німецький вчений  Вайцзекер записав емпіричну формулу для енергії зв’язку ядра:
 ,             (2.10)
де   - універсальні постійні величини:  15,75 МеВ;  17,8 МеВ;   0,710 МеВ;  23,7 МеВ;  34 МеВ;   для непарно-непарних ядер,   для ядер з непарним А,   для парно-парних ядер.
Перший член (10) враховує той факт, що питома енергія зв’язку приблизно постійна. Тому енергія зв’язку в першому наближенні пропорційна кількості нуклонів. Другий член (10) враховує наявність поверхневого натягу. Енергія поверхневого натягу пропорційна площі поверхні ядра  . З (2) видно, що ця енергія пропорційна  . 
Третій член в формулі (10) враховує енергію кулонівського відштовхування між протонами, яка пропорційна   і обернено пропорційна r, тобто   згідно з (2).
Останні два члена в (10) не зв’язані безпосередньо з краплинною моделлю. З досліду відомо, що найбільш стабільними є ядра, у яких кількість протонів і нейтронів однакова. Значить ці ядра мають і найбільшу енергію зв’язку. Згідно з формулою (10) для таких ядер четвертий член дорівнює нулю. 
П’ятий член в формулі (10) враховує той факт, що найбільш стабільними є парно-парні ядра. Тоді   і п’ятий член (10) позитивний, енергія зв’язку максимальна. Навпаки, непарно-непарні ядра є найменш стабільними (п’ятий член (10) негативний).
Велика енергія зв’язку парно-парних ядер свідчить про те, що в ядрі відбувається спарювання однакових нуклонів, що приводить до збільшення взаємодії між ними і збільшення питомої енергії зв’язку.
 
Тема 3. Радіоактивні процеси, при яких виникають іонізуючі випромінювання.
 
§1. Закон радіоактивного розпаду
Радіоактивністю  називають самовільне перетворення ядер в інші, яке супроводжується випусканням мікрочастинок (альфа-бета-частинок, фотонів, протонів, нейтронів). При радіоактивному розпаді кількість ядер радіоактивної речовини зменшується з часом за експоненціальним законом
 ,                                     (3.1)
де   - початкова кількість ядер (при t = 0); N – кількість ядер радіоактивної речовини, яка залишилась на момент часу t;   - постійна радіоактивного розпаду, яка зв’язана з періодом піврозпаду Т співвідношенням
 .                                                   (3.2)
Співвідношення (1) називають законом радіоактивного розпаду.
Активність речовини є кількість розпадів за одиницю часу
 ,                                          (3.3)
де dNp – середня кількість розпадів
Фото Капча