egp-5.3· Fəsil 5: Optika və müasir fizika· ~15 dəq

Atom və nüvə fizikası

Borun postulatları, nüvənin tərkibi, izotoplar, kütlə defekti, rabitə enerjisi, radioaktivlik və yarımparçalanma

Bor postulatlarına görə atom yalnız müəyyən enerji səviyyələrində dayanıqlı olur və bir səviyyədən digərinə keçəndə foton udur və ya şüalandırır: $h\nu = E_n - E_m$ . Nüvə $Z$ proton və $N = A - Z$ neytrondan ibarətdir ( $A$ — kütlə ədədi, $Z$ — yük ədədi). Eyni $Z$ , lakin müxtəlif $A$ -ya malik nüvələr izotoplardır. Nuklonların ayrı-ayrı kütlələri cəmi ilə nüvənin kütləsi arasındakı fərq kütlə defektidir: $\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - m_{\text{nüvə}}$ ; ona uyğun rabitə enerjisi $E = \Delta m \cdot c^2$ . Radioaktiv parçalanmada $\alpha$ -şüalanma $A$ -nı 4, $Z$ -i 2 azaldır ( $^4_2\text{He}$ nüvəsi çıxır); $\beta^-$ -şüalanmada $Z$ 1 artır, $A$ dəyişmir; $\gamma$ -şüalanma $A$ və $Z$ -i dəyişmir. Nüvə reaksiyalarında yük ədədi ( $Z$ ) və kütlə ədədi ( $A$ ) saxlanır. Yarımparçalanma: $N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T}$ .

📌Nümunə

Məsələn: $^{238}_{92}\text{U}$ nüvəsi $\alpha$ -parçalanırsa, məhsul $Z = 92 - 2 = 90$ , $A = 238 - 4 = 234$ , yəni $^{234}_{90}\text{Th}$ alınır.

Əsas terminlər

Kütlə ədədi (

A

) — Nüvədəki nuklonların — proton və neytronların — ümumi sayı.

Yük ədədi (

Z

) — Nüvədəki protonların sayı; elementi və neytral atomdakı elektron sayını təyin edir.

İzotoplar — Eyni proton sayı (

Z

), lakin fərqli neytron sayı (

N

) və kütlə ədədi (

A

) olan nüvələr.

Kütlə defekti (

\Delta m

) — Sərbəst nuklonların kütlələri cəmi ilə nüvənin kütləsi arasındakı fərq:

\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - m_{\text{nüvə}}

Rabitə enerjisi — Nüvəni nuklonlarına ayırmaq üçün lazım olan enerji:

E = \Delta m \cdot c^2

Yarımparçalanma dövrü (

T

) — Radioaktiv nüvələrin yarısının parçalanması üçün lazım olan zaman;

N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T}

Əsas düsturlar və kəmiyyətlər

Kəmiyyət	Düstur	Vahid
Neytron sayı	$N = A - Z$	—
Bor foton enerjisi	$h\nu = E_n - E_m$	eV
Kütlə defekti	$\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - m_{\text{nüvə}}$	kq
Rabitə enerjisi	$E = \Delta m \cdot c^2$	C
Yarımparçalanma	$N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T}$	—

Atom və nüvə fizikasının açar düsturları.

Radioaktiv şüalanma növləri

Şüalanma	Zərrəcik	$A$ dəyişməsi	$Z$ dəyişməsi
$\alpha$	$^4_2\text{He}$ nüvəsi	$-4$	$-2$
$\beta^-$	elektron	dəyişmir	$+1$
$\beta^+$	pozitron	dəyişmir	$-1$
$\gamma$	foton (e-m dalğa)	dəyişmir	dəyişmir

Hər parçalanmada $A$ və $Z$ ayrı-ayrılıqda saxlanır.

✎Yarımparçalanma: qalan nüvə sayı

1Verilənlər: $N_0 = 800$ , $T = 5$ il, $t = 15$ il.
2Nisbət: $t/T = 15/5 = 3$ yarımparçalanma.
3Düstur: $N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T} = 800 \cdot (1/2)^3$ .
4Hesablama: $N = 800/8 = 100$ nüvə.

✎Rabitə enerjisi:

E = \Delta m \cdot c^2

1Verilənlər: $\Delta m = 4 \cdot 10^{-30}$ kq, $c = 3 \cdot 10^8$ m/s.
2Düstur: $E = \Delta m \cdot c^2$ .
3 $c^2$ hesabı: $c^2 = (3 \cdot 10^8)^2 = 9 \cdot 10^{16}$ $\text{m}^2/\text{s}^2$ .
4Nəticə: $E = 4 \cdot 10^{-30} \cdot 9 \cdot 10^{16} = 36 \cdot 10^{-14} = 3{,}6 \cdot 10^{-13}$ C.

🚫Tez-tez səhv

Neytral atomda elektron sayı $Z$ -ə (proton sayına) bərabərdir, $A$ -ya yox. $^7_3\text{Li}$ -də 3 elektron var; 7 isə kütlə ədədidir.

⚠️Diqqət

Yarımparçalanmada qalan hissə $(1/2)^{t/T}$ düsturu ilə tapılır, sadəcə $t/T$ nisbəti ilə deyil. Əvvəl $t/T$ -ni hesabla, sonra qüvvətə qaldır.

⚠️Diqqət

$E = \Delta m \cdot c^2$ düsturunda $c$ deyil, $c^2 = 9 \cdot 10^{16}$ ilə vur. Tərtibləri də diqqətlə topla ( $10^{-30} \cdot 10^{16} = 10^{-14}$ ).

💡Qeyd

İzotoplarda $Z$ eynidir, izobarlarda isə $A$ eynidir. $^{12}_6\text{C}$ və $^{14}_6\text{C}$ izotop, $^{14}_6\text{C}$ və $^{14}_7\text{N}$ isə izobardır.

💡Qeyd

Bor postulatı: aşağıdan yuxarıya keçiddə atom foton udur, yuxarıdan aşağıya keçiddə foton şüalandırır.

Qaydalar

1Nüvənin tərkibi: proton sayı $Z$ , neytron sayı $N = A - Z$ , nuklon sayı $A$ .
2Bor: foton enerjisi $h\nu = E_n - E_m$ ; udulma — aşağı səviyyədən yuxarıya, şüalanma — yuxarıdan aşağıya.
3 $\alpha$ -şüalanma: $A-4$ , $Z-2$ ; $\beta^-$ -şüalanma: $A$ dəyişmir, $Z+1$ ; $\gamma$ -şüalanma $A$ və $Z$ -i dəyişmir.
4Nüvə reaksiyasında kütlə ədədi ( $A$ ) və yük ədədi ( $Z$ ) ayrı-ayrılıqda saxlanır.
5Kütlə defekti $\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - m_{\text{nüvə}}$ , rabitə enerjisi $E = \Delta m \cdot c^2$ ; yarımparçalanma $N = N_0 \cdot (1/2)^{t/T}$ .

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

Asan Orta Çətin Qarışıq