Строение ядра атома

ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

Лекция 9

Основная

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  1. Грабовский, Р.И. Курс физики. / Р.И. Грабовский.–6-е изд – СПБ. : Издательство «Лань», 2002.- 608 с
  2. Пронин, В.П. Краткий курс физики / В.П. Пронин. – Саратов. ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2007 г. – 200с

 

В конце 19 и начале 20 века было установлено, что атом состоит из ядра и движущихся вокруг него электронов. Размеры атомов порядка м., а размеры ядра = м. То есть большая часть массы всего атома (>99,95 %) сосредоточена в ядре. В обычном состоянии атомы электрически нейтральны, по крайней мере, на расстояниях значительно превышающих их размеры, а это возможно лишь в том случае, если в состав атомов входят другие частицы положительно заряженные, которые компенсируют отрицательный заряд электронов. В 1911 г. английский физик Э.Резерфорд, на основе выполненных экспериментов, предложил именно такую ядерную (планетарную) модель атома. В соответствии с моделью атома Резерфорда электроны должны вращаться вокруг ядра (с учетом теоремы Ирншоу), т.е. двигаться с ускорением, но согласно законам классической электродинамики, они должны непрерывно излучать электромагнитные волны и, следовательно, терять энергию. Постепенно электрон должен был бы приближаться к ядру и частота его излучения была бы изменяться непрерывно. Однако, атомы устойчивы и их излучение имеет линейчатый спектр, причем каждому атому соответствует вполне определенный для него спектр. Это было установлено в результате многочисленных экспериментов, а так же была определена одинаковость линейчатых спектров излучения и поглощения отдельных атомов, что позволило сделать вывод о парциальных количествах энергии. Отсюда следует, что атом может находиться только лишь в определенных энергетических состояниях.

Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами. Эти силы действуют на малых расстояниях и являются особыми силами не гравитационного и не электрического происхождения.

Обычно массу ядер и элементарных частиц выражают в атомных единицах массы а.е.м.

а.е.м. = кг. Заряд ядра равен атомному номеру элемента и, следовательно, числу протонов

NP = Z

Масса ядра равна сумме масс протонов и нейтронов, входящих в ядро и определяет массовое число атома

Np + Nn = A или Z + Nn = A. Отсюда число нейтронов в ядре

Nn = A-Z/

Итак массовое число А и атомный номер Z позволяют определить число протонов и нейтронов в ядре. Например, ядро атома гелия 24Не состоит из двух протонов и двух нейтронов.

Встречаются атомы, ядра которых состоят из одинакового числа протонов, но содержат разное количество нейтронов. Такие атомы называются изотопами. Изотопы имеют практически все элементы таблицы Менделеева, и большинство химических элементов представляют собой смесь изотопов. Так, например, водород имеет четыре изотопа - протий, дейтерий, тритий и четырехнуклонный водород. Электронные оболочки изотопов одинаковы.