2.3.5 Atomo Branduolio Sandara

8/18/2019 2.3.5 Atomo Branduolio Sandara

1/38

Atomo branduolio nukleoninis modelis(protonai ir neutronai; jų svarbiausios charakteristikos: masė, elektrinis krūvis, sukinys, magnetinis momentas,stabilumas, jų skaičius branduolyje)

Iki 19 amž. pabaigos buvo manoma, kad atomai yra mažiausios nedalomos medžiagosdalelės.

1896 m. A. Bekerelis aptiko urano druskų skleidžiam nežinom spinduliavim .!. "iuri ir #. "iuri nustatė, kad pana$ius spindulius skleidžia toris, polonis ir radis.#. "iuri, i$tyrusi $ių spindulių %udė%im magnetiniame lauke, nustatė, kad $iųspindulių pluo$telis suskyla & tris pluo$telius'α, β ir γ spindulius.

19() m. *. +e er-ordas nustatė, kad α spinduliai yra elio atomų branduolių srautas.

β / elektronų srautas, o γ / labai trumpos elektromagnetinės bangos.

1911 m. *. +e er-ordui atradus atomo branduol& i$ karto paai$kė%o, kad b0tent %is kin

radioaktyvio%o skilimo metu. aigi / atomo branduolys yra sudėtinis.1919 m. *. +e er-ordas, α dalelėmis ap$audydamas a oto branduolius, atrado proton .

1923 m. 4ž. 5edvikas atrado neutron .

1923m. 4. Ivanenka ir . 7ei enbergas paskelbė ipote , patvirtint daugeliueksperimentų, kad atomo branduolys sudarytas i$ protonų ir neutronų.


2/38


Taigi – atomo branduolys nėra nedaloma dalelė, o turi vidinę struktūrą.

Šios struktūros paieškomis ir užsiėmė ir užsiima mokslininkai.

2 amžiaus vidury!e buvo pasiūlyta daug branduolio modeli".

#ptarsim tik du – tai$

%. &ašelinis modelis.

2. 'luoksninis branduolio modelis.


3/38


&ašelinis modelis .

1926 m. .:renkelis pasi0lė, o ;.Boras i$vysė la$elin& model& , priskirdamas branduolineimedžiagai skys


4/38


'luoksninis branduolio modelis.

A -i ikė #.7eprt?#a%er ir vokie


5/38

Atomo branduolio nukleoninis modelis(protonai ir neutronai; jų svarbiausios charakteristikos: masė, elektrinis krūvis,sukinys, magnetinis momentas, stabilumas, jų skaičius branduolyje)

!rotonai ir neutronai yra sudėtinės branduolio dalelės, %os

vadinamos nukleonais.(rotonas yra vandenilio, kurio masės skai


6/38

Atomo branduolio nukleoninis modelis(protonai ir neutronai; jų svarbiausios charakteristikos: masė, elektrinis krūvis,sukinys, magnetinis momentas, stabilumas, jų skaičius branduolyje)

)eutronas yra elektri$kai neutrali subatominė dalelė,kurios rimties masė mn 1,6E)9H)C1(?3Ekg.

>yginant su elektrono mnF1828,E me.

;eutrono, kaip ir protono sukinio kvantinis skai


7/38

Branduolio masė.

*randuolio masė propor=inga nukleonų skai


8/38

Branduolio krūvis.

*randuolio krūvis lygus dydžiui Me N


9/38

Branduolio masė, krūvis.

Bendras branduol& sudaran


10/38

Branduolio spindulys

yrimai rodo, kad lengvų%ų atomų branduoliai yrarutulio -ormos ir tik sunkie%ibranduoliai nuo %o nedaug apie 1PJ nukrypsta.

*ksperimenti$kai nustatyta, kad branduolio spindulys R priklauso nuo masės

skai


11/38

Branduolio tankis

Branduolio tankis , / branduolio masėN

/ vidutinė nukleono masė.

#atome, kad visų = eminių elementų branduolio tankis yra vienodas.

o skaitinė vertė yra labai didelė.

1 =m2 branduolinės medžiagos masė b0tų 1( 11, t.y. 1(( mili%ardu kgR


12/38

Branduolio sukinys

Branduoliui, pana$iai kaip atomo elektroniniam apvalkalui, priskiriamas impulso

momentas. is vadinamas branduolio sukiniu ir lygus nukleonų sukinių ir orbitiniųimpulsų momentų geometrinei sumai.

am nusakyti sudaromas vidinis kvantinis skai


13/38

Branduolinių jėgų savybės

Kiuo metu skiriamos keturios -undamentalios elementariosJ s veikos' stiprio%i,

elektromagnetinė, silpno%i ir gravita=inė.tipriausia yra stiprio%i s veika, elektromagnetinė s veika yra F1(3 kartų silpnesnė.

tiprio%i s veika %ungia nukleonus branduoly%e.tipriosios s veikos %ėgos dar vadinamos branduolinėmis %ėgomis.

os neleidžia nukleonams i$siskirti ir i$laiko branduol& pusiausvyro%e, nepaisant to, ktarp branduolio protonų veikia elektromagnetinės st0mos %ėgos kadangi protonai yrato paties ženklo?teigiamo kr0vio ir %ie vienas kit stumiaJ.

Branduolinės %ėgos yra traukos %ėgos.

iriant protonų sklaid buvo nustatyta, kad branduolinės %ėgos yra trumpasiekės ir veikia tik tada, kai atstumai tarp nukleonų yra labai maži F1(T1HmJ.4idė%ant atstumui, $ių %ėgų poveikis staigiai mažė%a.

B0dingasis atstumas vadinamas branduolinių %ėgų veikimosiekiu spinduliuJ.


14/38

Branduolinių jėgų savybės

4idė%ant atstumui r, %os staigiai silpnė%a mažė%imo dėsnis eksponentinisJ'

ei rU+( , branduolinės %ėgos staigiai didė%a ir daug kartų F1(HJ vir$i%a tarp protonųveikian


15/38

Branduolinių jėgų aiškinimas. Mezonų hipotezė ir jų atradimas

"vantinė me= anika nukleonų s veik ai$kina %ų tarpusavio kaita dalelėmis.

Kiuo metu visos -undamentaliosios s veikos ai$kinamos kaita dalelėmis / skiriasi tikmainuose dalyvau%an


16/38

Branduolinių jėgų aiškinimas. Mezonų hipotezė ir jų atradimas

aigi branduolines %ėgas galima paai$kinti dvie%ų s veikau%an


17/38

Branduolio ryšio energija. avitoji ryšio energija. Masės de!ektas.

>aisvų nukleonų b0vis ir %ų b0vis branduoly%e i$ esmės skiriasi.

Branduolio masė mb yra mažesnė už laisvų nukleonų masių sum , o masių skirtumasvadinamas masės de-ektu '

K& skirtum s lygo%a nukleonų branduoly%e stiprio%i s veika. Apie s veikos dyd& galima spr sti i$ry$io energi%os, kuri lygi darbui, kur& reikia atliktisuskaldant branduol& & protonus ir neutronus.

aigi, ry$io energi%a yra laisvų nukleonų ir %ų branduoly%e energi%ų skirtumas.!asinaudo%ant *in$teino energi%os Z ir masės m tarpusavio ry$io -ormule Z m=3,branduolio ry$io energi% [Z i$rei$kiame $itaip'

kai


18/38

Branduolio ryšio energija. pe"i!inė ryšio energija. Masės de!ektas.

Branduolio ry$io energi%a, lyginant su elektrine

= eminio ry$io energi%a, yra labai didelė, todėlbranduolių pakitimo metu gali atsipalaiduoti daugdaugiau energi%os, negu = eminių reak=i%ų metu.

+y$io energi%a priklauso nuo nukleonų skai


19/38

Branduolio ryšio energija. pe"i!inė ryšio energija. Masės de!ektas.

4ydžio \Z priklausomybė nuo A turi du ypatumus.

1. 4idžiausia spe=i-inio ry$io energi%a branduoliuoseelementų, esan


20/38

#adioaktyvusis skilimas$ jo dėsnis %skilimo pusam&is'.

+adioaktyvumu vadina savaimin& branduolių kitim suirim , skilim J, kurio metu %virsta kitų atomų branduoliais.

Irimas nepriklauso nuo temperat0ros, slėgio, = eminio %unginio sudėties ir yrabranduolių vidinis pro=esas.

@amto%e sutinkama &vairių elementų apie 2(( radioaktyvių i otopų.

ų radioaktyvumas vadinamas gamtiniu.

& 1896 m. aptiko pran=0 ų -i ikas A.Bekerelis, kuris pastebė%o, kad urano druskaspinduliuo%a kažkoki spinduliuot .

192) m. :. ir I.Oolio?"iuri aptiko dirbtin& radioaktyvum / buvo pastebėtas B, Al, #girimas, bombarduo%ant %uos branduoliais.

Kiuo metu dirbtinių radioaktyvių branduolių skai


21/38

#adioaktyvusis skilimas$ jo dėsnis %skilimo pusam&is'.

Atomo branduolių skilimo spart nusako statistinis teigiamas dydis ? skilimo konstanta.

!er nykstamai trump laik dt, suskilusių branduolių skai


22/38

#adioaktyviojo skilimo dėsningumai(α , elektroninio ( β!) bei po"itroninio ( β#) skilimo dėsningumai ir jų ai$kinimas)

unkesni už $vin M]82J elementų i otopai savaime spinduliuo%a elio branduolius _ dalelesJ . ok& skilim vadinaα skilimu.

Atsirad s nau%as antrinis elementas turės keturiais vienetais mažesn& masės skai


23/38

#adioaktyviojo skilimo dėsningumai(α , elektroninio ( β!) bei po"itroninio ( β# ) skilimo dėsningumai ir jų ai$kinimas)

@amto%e stebimi trys J skilimo atve%ai.ykstant J skilimo $iems pro=esams antrinio branduolio masės skai


24/38


"artu buvo i$spr sta ir branduolio sukinio tvermės dėsnio problema.

*lektronui i$lėkus i$ branduolio, %o sukinys turėtų pakisti dydžiu

a


25/38


3. Y skilimo atve%u i$ branduolio i$lekia po itronas elektrono antidalelėJ.

Antrinio branduolio kr0vis dydžiu eYsumažė%a ir %o vieta pasislenka vienu vienetu & lengvesnių elementų pus , o %o masės skai


26/38

#adioaktyviojo skilimo dėsningumai(α , elektroninio ( β!) bei po"itroninio ( β#) skilimo dėsningumai ir jų ai$kinimas) 2. idinių sluoksnių elektronas dažniausiai i$ " sluoksnioJ gali b0ti &trauktas & brandu / $itoks rei$kinys vadinamas elektrono pagava arba " pagava.

*lektron pagauna branduolio protonas ir i$ %o susidaro neutronasir kartu i$lekia elektroninis neutrinas '

Wvykus " pagavai, branduolio numeris M vienetu sumažė%a ir tampa M T 1, o masėsskai. .Alvare as 192E m.J vanadžio J bandymuose,"ai po pagavos atsirasdavo titano branduolys'

Branduoliai po " pagavos dažniausiai b0na sužadinti ir, i$spinduliav -otonus, gr&žta normalų b0v&.

!o pagavos " sluoksny%e lieka laisva vieta, kuri užima i$ auk$tesnių sluoksnių per$ok s elektronas. yksta +entgeno " seri%os -otonų spinduliavimas.

!agal $& spinduliavim ir sprendžia apie &vykusi " pagav .


27/38

(eutrino

1921m. . !aulis pasi0lė ipote , kad gamto%e turi eg istuoti labai lengva, elektri$kaineutrali elementario%i dalelė /neutrinas.!agal . !auli neutrinas neturi kr0vio, masė / taip pat lygi nuliui arba labai mažadabar manoma, kad %i lygi me FEC1(T6 N m⋅ e / elektrono masėJ.

"adangi neutrinas dalyvau%a gravita=inė%e ir silpno%o%e s veiko%e, %udėdamas apli %is %os ne%oni uo%a ir nepraranda energi%os, todėl yra labai skvarbus.

1 #e energi%os neutrinas $vine nusklistų F 1(( $viesme


28/38

)alelių registravimo būdai

Branduoliniams rei$kiniams tirti ir matuoti reikia spe=ialių priemonių /detektorių .

ų yra &vairių r0$ių.

4augelis %ų remiasi du%ų arba skys


29/38

)alelių registravimo būdai * +eigerio ir Miulerio skaitikliai

kaitikl& sudaro =ilindro -ormos elektrodas katodas "Jir %o a$y%e i$tempta plona vielutė anodas AJ.

!ri%ungus auk$tos &tampos 1(((?13(( J $altin&,tarp elektrodų sudaromas stiprus elektrinis laukas.

Kaltinio neigiamas polius pri%ungiamas prie katodo,o teigiamas / per didelės varžos re istorių + prie anodo.

*lektrodai &taisyti stikliniame vam dely%e, kuris užpildytas praretintomis iki 3( k!aJinertinėmis du%omis 9(PJ ir spirito garais 1(PJ.

!raeidami pro skaitikl&,γ -otonai du%ų tiesiogiai beveik ne%oni uota. ie, s veikaudamskaitiklio sienelių atomais, i$mu$a i$ %ų elektronus, kurie %oni uo%a du%as sm0giu.

kaitikly%e atsiranda laisvų%ų elektronų ir %onų, kurie, elektrinio lauko pagreitinti, savruožtu toliau %oni uo%a du%as.

Wvyksta i$lydis du%ose, ir elektros grandinė%e pradeda tekėti srovė.


30/38


+e istoriaus + dydis parenkamas taip, kad i$lydžiometu %ame susidariusio &tampos kritimo, sukelian


31/38



32/38

)alelių registravimo būdai * ilsono kamera.

i skirta greitų elektringų dalelių pėdsakams stebėti.

ilsono kamer sudaro =ilindras A, kurio vidu%e yrast0moklis B.

"amero%e yra so &lekia _ arba J dalelė, tai %i, %oni uodamapalieka paskui save %onų vor .

@arai apie %onus kondensuo%asi ir ant %onų nusėda vandens la$eliai, o pėdsakaspasidaro matomas. Ap$vietus kamer $onine $viesa , pro vir$utin& stikl pėdsakgalima nu-otogra-uoti.

:otogra-avim reikia suderinti su adiabatiniu i$siplėtimu, nes dėl di-u i%os %onų pėdsagreit i$sisklaido.


33/38


!ėdsako storis ir ilgis priklauso nuo registruo%amų daleliųprigimties ir %ų energi%os.

_ dalelių %oni a=i%os galia yra didesnė už dalelių, todėl %ų pėdsakai yra storesni irtrumpesni, o dalelių / plonesni ir ilgesni.

5. .+. ilsonas kamer sukonstravo 1911 metais.193Em.4. . kobel=inas kamer patobulino, &tais s % & magnetin& lauk .

#agnetiniame lauke kr0vininkų tra%ektori%os yra apskritimų lankai.

I$matav %ų kreivumo spindul& ir žinant magnetinio lauko induk=i% , apskai


34/38



35/38



36/38

)alelių registravimo būdai * Burbulinė kamera.

ilsono kamerų svarbiausiais tr0kumas yra mi$inio mažas tankis, dėl ko daleliųpėdsakai gali b0ti ilgi ir netilpti kamero%e.

19H3 m. 4.A.@lei eris sukonstravoburbulin kamer , kuri užpildė ne du%omis, oskys


37/38



38/38


Documents

2.3.5 Atomo Branduolio Sandara