ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ

На випадки наштовхуються саме тс вчені, які роблять все, щоб на них натрапити.

К. Тімірязєв

план семінару

• 1. Характеристика елементарних частинок і їх класифікація.
• 2. Корпускулярно-хвильовий дуалізм мікрочастинок. Принцип додатковості.
• 3. Елементи квантової механіки. Принцип невизначеності.
• 4. Планетарна модель атома. Електронна оболонка атома.

Методичні поради та вправи Основні поняття

Адрони (грен, «абгов» - сильний, великий, масивний) - загальна назва елементарних частинок, що піддаються сильному взаємодії. До них относятс мезони і баріони.

Антиречовину - речовина, утворене з античастинок.

Античастинка (грец. «Anti» + частка) - елементарна частинка, маса і спін якої точно рівні масі і спину даної частинки, а електричний заряд, магнітний момент і інші відповідні характеристики рівні але величині, але протилежні але знаку. Наприклад, позитрон є античастинкою електрона, Антипротон - протона, антинейтрон - нейтрона.

Атом (грец. «Atomos» - неподільний) - найменша частинка хімічного елемента, носій його властивостей.

Атомний номер - номер хімічного елемента в таблиці Менделєєва.

Вакуум - найнижча енергетичний стан поля, при якому число квантів дорівнює нулю, але відбувається взаємоперетворення віртуальних частинок.

Валентність (лат. «Valentia» - сила) - здатність атома до утворення хімічних зв'язків, яка визначається кількістю електронів у зовнішній орбіті атома.

Віртуальна частка (лат. «Virtualis» - можливий) - елементарна частинка в проміжних (неспостережуваних) станах, існуванням якої в квантовій механіці пояснюють взаємодії і перетворення частинок.

Гравітон - гіпотетична частинка гравітаційного поля, що рухається зі швидкістю світла і не має маси спокою (введена для пояснення гравітаційної взаємодії).

Дискретний (лат. «Discrctus» - роздільний, переривчастий) - безперервний, що складається з окремих частин.

Квант - неподільна порція будь-якої величини (енергії і т.п.).

Корпускулярно-хвильовий дуалізм - подвійна природа найдрібніших частинок речовини, що складається в наявності у них не тільки корпускулярних, але і хвильові властивості.

Лептони (грец. «Leptos» - легкий) - елементарні частинки, що володіють слабкою взаємодією.

Мезони - сильно взаємодіючі частинки, що не несуть так званого баріонів заряду.

Ядерна фізика - об'єднують в собі нуклони (р, рр), нестабільні частинки з масою, більшою маси нуклонів, що володіють сильним взаємодією.

Стохастичний - випадковий.

Дивні частки - До -мезони і гіперонів, результат сильних взаємодій.

Фотон - елементарний квант світла.

Завдання і вправи

1. Скільки квантів з різною енергією може випустити атом водню, есл електрон знаходиться на третій орбіті?

Відповідь : 3 кванта: при переході з третьої орбіти на другу, з другої на першу і з третьої па першу орбіту.

2. Електрон в атомі водню перейшов з четвертого енергетичного уровн на другий. Як при цьому змінилася енергія атома? Чому?

Відповідь: Енергія системи «електрон-ядро» зменшилася.

3. Чим відрізняється атом, що знаходиться в стаціонарному стані, від атома в збудженому стані?

Відповідь : Відрізняється розташуванням електронів в оболонці атома: в нсвозбуж-денном атомі електрони перебувають на найменшій відстані від ядра; їх рівні енергії є мінімальними.

4. Як змінилася енергія атома водню, якщо електрон в атомі перейшов з першо орбіти на третю, а йотом назад?

Відповідь: Зміна енергії дорівнює нулю.

5. На які стаціонарні орбіти переходять електрони в атомі водню ін випущенні видимих променів? ультрафіолетових променів?

Відповідь : При випущенні видимих променів електрон в атомі водню переходить з третьої і більш віддалених орбіт па другу. При випущенні ультрафіолетові променів електрон в атомі водню переходить з будь орбіти па першу.

• 6. а. Ядро торію ₉₀ ТЬ перетворилося в ядро радію ₈₈ Ка. Яку частку викинуло ядро торію? Напишіть реакцію.
• 6. Користуючись законом взаємозв'язку маси і енергії, обчислити енергію зв'язку між нуклонами в ядрі гелію: т = 1,00728 А.С.М., т = 4,00260 А.С.М., М _я = В = 1,00728 А.С.М.

7. а. При бомбардуванні нейтронами атома азоту N випускається протон. У ядр якого ізотопу перетворюється ядро азоту? Напишіть реакцію.

б. Обчислити енергію зв'язку ядра літію ®1д: тр = 1,00728 а.е.м., т _р = 1,00866 а.е.м., М _я = 6,01513 а.е.м.

8. а. Ядро якого елемента виходить при взаємодії нейтрона з протоно (супроводжується виділенням у-кванта)?

б. Обчислити енергію зв'язку ядра урану ² Ц і: т _р = 1,00728 а.е.м., т _р = 1,00866 а.е.м., М _я = 238,03 а.е.м.

9. а. При взаємодії атома дейтерію з ядром берилію Ве іспускаетс нейтрон. Написати ядерну реакцію.

б. Обчислити енергію зв'язку ядра алюмінію ² 'А1: т _р = 1,00728 а.е.м., т _р = = 1,00866 а.е.м., М _я = 2,01410 а.е.м.

10. а. Дописати реакцію: ' "В +" А1 +' і н ^ а + ^ а ->? + В .

б. Обчислити енергію зв'язку ядра дейтерію № Т _р = 1,00728 а.е.м., т "= = 1,00866 а.е.м., М _я = 2,01410 а.е.м.

11. а. При бомбардуванні нейтронами атома алюмінію ^ А1 іспускаетс а-частинка. В ядро якого ізотопу перетворюється ядро алюмінію?

б. Обчислити дефект маси ядра кисню 'т _р = , 00728 А.С.М., т "= 1,00866 А.С.М., М _я = 16,99913 а.е.м.В

12. Найбільша довжина хвилі спектральної водневої лінії серії Бальмер дорівнює 656,3 нм. Визначте але цієї довжині хвилі найбільшу довжину хвилі в сери Лаймана.

Рішення : Частота випромінювання атома водню

У серії Бальмера п = 2, в серії Лаймана п = 1. Найбільша довжина хвилі в кожній серії відповідає т = п + 1.

Для максимальної довжини хвилі в серіях Бальмера і Лаймана можна записати

Розділивши перше рівняння на друге, отримаємо

13. Яка енергія виділиться при утворенні 1 г гелію ₂ Чи не з протонів і нейтронів.

Рішення: Ядро атома гелію складається з двох протонів і двох нейтронів.

Маса ядра атома гелію М _{| 1е} = 4,00337 а.е.м.

Маса спокою нейтрона т _п = 1,00894 а.е.м.

Маса спокою протона т _р = 1,00758 а.е.м.

При утворенні атома гелію дефект маси

Ат = 2 (т _р + т " ) - А / Чи не = 0,02923 а.е.м.

1 а.е.м. = 1,66053 -10 ²⁷ кг.

Енергія, що виділяється при утворенні одного атома гелію = 27,126 МеВ.

В 1 г гелію міститься атомів:

Отже, при утворенні 1 г гелію виділиться енергія? = Д? • Л ^г . Обчислюючи, отримаємо: Е = 40,797-10 ²³ М = 65,275 • 10 ¹⁰ Дж.

Завдання для самостійного рішення

• 1. Чому нейтрони є кращими «снарядами» для руйнування ядра атома ніж інші частинки?
• 2. Чому зберігання природного урану не пов'язане з небезпекою вибуху?
• 3. Чому радіоактивні препарати зберігають в товстостінних свинцевих контейнерах?
• 4. Назвіть відомі вам елементарні частинки, що входять до складу ядра і опишіть їх властивості.
• 5. Який ізотоп утворюється з радіоактивного ^ ТЬ в результаті чотирьох а-і двох [1-розпадів?

тестові завдання

• 1. Що характеризує співвідношення Луї де Бройля?
• а) всі властивості мікрочастинок;
• б) корпускулярні властивості мікрочастинок;
• в) закон збереження енергії в мікросвіті;
• г) хвильові властивості мікрочастинок;
• д) взаємоперетворення мікрочастинок.
• 2. У чому полягає концепція невизначеності?
• а) в невизначеності хвильових властивостей частинок;
• б) невизначеності корпускулярних властивостей мікрочастинок;
• в) невизначеності положення мікрочастинок;
• г) невизначеності одночасного перебування точної координати і імпульс мікрочастинок;
• д) невизначеності знаходження імпульсу мікрочастинки.
• 3. Що характеризує принцип додатковості?
• а) корпускулярні властивості мікрочастинок;
• б) доповнює властивості мікрочастинок при русі їх з великою швидкістю;
• в) хвильові властивості мікрочастинок;
• г) двоїсту природу мікрочастинок;
• д) наявність додаткових властивостей у мікрочастинок.
• 4. Ким було передбачене існування античастинки?
• а) Ейнштейном;
• б) Резерфордом;
• в) Фермі;
• г) Дираком;
• д) Ньютоном.
• 5. Що відбувається при зустрічі частки і античастинки?
• а) вони відштовхуються;
• б) утворюють нейтральну частку;
• в) анігілюють;
• г) утворюють подвійну частку;
• д) проходять повз.
• 6. Як змінюється масове число і номер елемента при викиданні з ядр протона?
• а) зменшується на 1, зміщується на 1 вліво;
• б) збільшується па 1, зміщується на 1 вправо;
• в) збільшується на 1, зміщується на 1 вліво;
• г) зменшується на 1, зміщується на 1 вправо;
• д) не змінюється.
• 7. Які з частинок мають слабкою взаємодією?
• а) фотони;
• б) лептони;
• в) мезони;
• г) баріони;
• д) адрони.
• 8. Які взаємодії існують між елементарними частинками?
• а) сильне;
• б) електромагнітне;
• в) слабке;
• г) гравітаційне; В л) всі чотири.
• 9. Скільки протонів 2 і нейтронів N в ядрі ізотопу урану 92 і?
• а) 2 = 92; N = 238;
• б) г = 238; N = 92;
• в) г = 92; N = 92,
• г) 2 = Ш; ^! = 42;
• а) 2 = 92; N = 146.
• 10. Вкажіть другий продукт ядерної реакції ®Ве ⁺ ^ Чи не -> '^ З +? У а ) р; б) е; в) у; г) п; д).
• 11. Яке рівняння характеризує розподіл усіх поведінку мікрочастинок?
• а) закони Ньютона;
• б) формула Ейнштейна;
• в) формула Планка;
• г) рівняння Шредінгера;
• д) принцип Паулі.
• 12. Що таке р-випромінювання?
• а) ноток ядер атома гелію;
• б) потік протонів;
• в) потік електронів;
• г) потік нейтронів;
• д) потік фотонів.
• 13. За якими законами відбувається випромінювання і поглинання енергії атомів?
• а) законам Планка;
• б) закону Рслея-Джинса;
• в) закону Ейнштейна;
• г) постулатам Бора;
• д) принципу Паулі.
• 14. Нейтральна крапля розділилася на три. При цьому перші дві краплі мав заряди 4 <у та -1 ({. Яким зарядом володіє третя крапля?
• а) + 11г /; б) -3 с /; в) -4с /; г) +3 ц;
• 15. Чому ці частинки називаються елементарними частинками?
• а) оскільки складаються з елементів;
• б) тому що вони володіють властивостями елементів;
• в) оскільки вони найменші але масі;
• г) так як вони найменші за розміром;
• д) тому що внутрішню структуру їх не можна уявити як об'єднання інших частинок.
• 16. Радіоактивний ізотоп техніці "ЗТС, нс виявлений в природі, був отриманий штучно в результаті реакції: ^ Мо + В з +?

Яка частка викидається?

• а) нейтрон;
• б) протон;
• в) електрон;
• г) а-частинка;
• д) частка не викидається.

тематика рефератів

• 1. Елементарні частинки і фундаментальні взаємодії.
• 2. Сучасні проблеми квантової механіки.
• 3. Корпускулярно-хвильовий дуалізм мікрочастинок.
• 4. Принцип невизначеності Гейзенберга.
• 5. Планетарна модель атома.
• 6. Безперервний і дискретний світ класичної фізики.

ЛІТЕРАТУРА

• 1. Гусейханов, М. К. Концепції сучасного природознавства / М. К. Гуссйханов О. Р. Раджабов. - М., 2009. - 540 с.
• 2. Рузавин, Г. І. Концепції сучасного природознавства. - М., 1997. - 288 с.
• 3. Горєлов, А. А. Концепції сучасного природознавства. - М., 1997. - 346 с.
• 4. Дубніщева, Т. Я. Концепції сучасного природознавства, 1997. - 630 с.
• 5. Мухін, К. Н. Цікава ядерна фізика. - М, 1969. - 286 с.
• 6. Гейзенберг В. Фізика і філософія. Частина і ціле. - М., 1989. - 267 с.