Альфа частица электрон протон нейтрон

Строение атомного ядра (протон, нейтрон, электрон)

Как уже отмечалось, атом состоит из трех видов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Атомное ядро – центральная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны имеют общее название нуклон, в ядре они могут превращаться друг в друга. Ядро простейшего атома – атома водорода – состоит из одной элементарной частицы – протона.

Диаметр ядра атома равен примерно 10–13 – 10–12 см и составляет 0,0001 диаметра атома. Однако, практически вся масса атома (99,95-99,98%) сосредоточена в ядре. Если бы удалось получить 1 см3 чистого ядерного вещества, масса его составила бы 100–200 млн.т. Масса ядра атома в несколько тысяч раз превосходит массу всех входящих в состав атома электронов.

Протон – элементарная частица, ядро атома водорода. Масса протона равна 1,6721 х 10–27 кг, она в 1836 раз больше массы электрона. Электрический заряд положителен и равен 1,66 х 10–19 Кл. Кулон – единица электрического заряда, равная количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника за время 1с при неизменной силе тока 1А (ампер).

Каждый атом любого элемента содержит в ядре определенное число протонов. Это число постоянное для данного элемента и определяет его физические и химические свойства. То есть от количества протонов зависит, с каким химическим элементом мы имеем дело. Например, если в ядре один протон – это водород, если 26 протонов – это железо. Число протонов в атомном ядре определяет заряд ядра (зарядовое число Z) и порядковый номер элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева (атомный номер элемента).

Нейтрон – электрически нейтральная частица с массой 1,6749 х 10–27кг, в 1839 раз больше массы электрона. Нейрон в свободном состоянии – нестабильная частица, он самостоятельно превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино. Период полураспада нейтронов (время, в течение которого распадается половина первоначального количества нейтронов) равен примерно 12 мин. Однако в связанном состоянии внутри стабильных атомных ядер он стабилен. Общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре называют массовым числом (атомной массой – А). Число нейтронов, входящих в состав ядра, равно разности между массовым и зарядовым числами: N = A – Z.

Электрон – элементарная частица, носитель наименьшей массы – 0,91095х10–27г и наименьшего электрического заряда – 1,6021х10–19 Кл. Это отрицательно заряженная частица. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре, т.е. атом электрически нейтрален.

Позитрон – элементарная частица с положительным электрическим зарядом, античастица по отношению к электрону. Масса электрона и позитрона равны, а электрические заряды равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку.

Различные типы ядер называют нуклидами. Нуклид – вид атомов с данными числами протонов и нейтронов. В природе существуют атомы одного и того же элемента с разной атомной массой (массовым числом):
, Cl и т.д. Ядра этих атомов содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядер, но различное массовое число, называются изотопами. Обладая одинаковым количеством протонов, но различаясь числом нейтронов, изотопы имеют одинаковое строение электронных оболочек, т.е. очень близкие химические свойства и занимают одно и то же место в периодической системе химических элементов.

Изотопы обозначают символом соответствующего химического элемента с расположенным сверху слева индексом А – массовым числом, иногда слева внизу приводится также число протонов (Z). Например, радиоактивные изотопы фосфора обозначают 32Р, 33Р или Р и Р соответственно. При обозначении изотопа без указания символа элемента массовое число приводится после обозначения элемента, например, фосфор – 32, фосфор – 33.

Большинство химических элементов имеет по несколько изотопов. Кроме изотопа водорода 1Н-протия, известен тяжелый водород 2Н-дей-терий и сверхтяжелый водород 3Н-тритий. У урана 11 изотопов, в природных соединениях их три (уран 238, уран 235, уран 233). У них по 92 протона и соответственно 146,143 и 141 нейтрон.

В настоящее время известно более 1900 изотопов 108 химических элементов. Из них к естественным относятся все стабильные (их примерно 280) и естественные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств (их 46). Остальные относятся к искусственным, они получены искусственным путем в результате различных ядерных реакций.

Термин «изотопы» следует применять только в тех случаях, когда речь идет об атомах одного и того же элемента, например, изотопы углерода 12С и 14С. Если подразумеваются атомы разных химических элементов, рекомендуется использовать термин «нуклиды», например, радионуклиды 90Sr, 131J, 137Cs.

Виды радиоактивных излучений

Навигация по статье:

Радиация и виды радиоактивных излучений, состав радиоактивного (ионизирующего) излучения и его основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Что такое радиация

Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов. Подобное излучение называют — ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение, или еще проще радиация. К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация — это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация — это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Альфа, бета и нейтронное излучение — это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение — это излучение энергии.

Альфа излучение

  • излучаются: два протона и два нейтрона
  • проникающая способность: низкая
  • облучение от источника: до 10 см
  • скорость излучения: 20 000 км/с
  • ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение — это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Читать еще:  Американский клен в россии

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Нейтронное излучение

  • излучаются: нейтроны
  • проникающая способность: высокая
  • облучение от источника: километры
  • скорость излучения: 40 000 км/с
  • ионизация: от 3000 до 5000 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: высокое

Нейтронное излучение — это техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах. Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут активные термоядерные реакции.

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.

Бета излучение

  • излучаются: электроны или позитроны
  • проникающая способность: средняя
  • облучение от источника: до 20 м
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: среднее

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.

Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.

Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.

Гамма излучение

  • излучаются: энергия в виде фотонов
  • проникающая способность: высокая
  • облучение от источника: до сотен метров
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: низкое

Гамма (γ) излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла. Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Основная опасность гамма излучения — это его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.

Рентгеновское излучение

  • излучаются: энергия в виде фотонов
  • проникающая способность:высокая
  • облучение от источника: до сотен метров
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: низкое

Рентгеновское излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.

Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.

Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.

Каждое из рассмотренных излучений опасно!

Альфа-частица: масса, основные характеристики и свойства

Альфа-частица представляет собой ядро гелия. Если у атома гелия убрать электронную оболочку, то останется эта частица. Она состоит из двух протонов и двух нейтронов, имеет сферическую форму с радиусом 10 -5 метра. Масса альфа-частицы составляет 6,68 * 10 -27 килограмм.

История открытия

На рубеже XIX-XX веков два физика с мировым именем открыли существование альфа-частиц. Это были новозеландский физик Эрнест Резерфорд, который работал в Канаде в городе Монреале, и французский химик и физик Поль Вийяр, который ставил свои эксперименты в Париже. Эти два ученых изучали различные виды радиации по их свойствам проникать через различные среды, а также по их взаимодействию с искусственным магнитным полем.

В результате этих экспериментов Резерфорд выделил три типа радиоактивного излучения: альфа, бета и гамма. Альфа-лучи были определены как лучи, имеющие наименьшую проникающую способность через различные предметы среди изучаемых видов радиации.

Элементарные частицы: протоны и нейтроны

В физике любой частице принято приписывать две основные характеристики — электрический заряд и массу, так как эти критерии определяют во многом ее свойства и поведение в конкретных физических условиях.

Как было сказано выше, альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Протон представляет собой элементарную частицу, имеющую массу 1,6726 * 10 -27 кг и заряд +1,602 * 10 –19 Кл. Что касается нейтрона, то его масса в 1,00137 раз больше, чем у протона, то есть составляет 1,67489*10 -27 кг. Заряд нейтрона равен нулю, то есть эта частица является электрически нейтральной (отсюда и название — «нейтрон»).

Альфа-частицы и их заряд

Заряд и массу альфа-частицы можно определить, если принимать во внимание названные выше цифры, а также учитывать, что сама частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Заряд альфа-частицы является положительным и равен +3,204 * 10 –19 Кл. Отметим, что значение +1,602 * 10 –19 Кл принято в физике называть элементарным зарядом, поскольку он равен по модулю этим же величинам у протона и электрона. Таким образом, заряд альфа-частицы равен +2 элементарных заряда.

Масса альфа-частицы

Если учитывать аддитивное свойство физической величины «масса», то можно рассчитать самостоятельно, сколько весит альфа-частица. Приведенные выше цифры для протонов и нейтронов говорят, что масса альфа-частицы равна 6,69498 * 10 -27 кг. Получается эта цифра, если сложить массы в покое двух протонов и двух нейтронов. В итоге отношение масс протона и альфа-частицы приблизительно составляет 1/4. То есть альфа-частица в четыре раза тяжелее протона.

Читать еще:  Аккумулятор для авто tudor

Однако множество проведенных экспериментов по установлению точной массы этой частицы говорят, что масса покоя альфа-частицы составляет 6,68 * 10 * 10 -27 кг, то есть она меньше на 0,015 * 10 -27 кг полученного выше значения. Куда же девается разница? Ответ на этот вопрос достаточно прост — она переходит в энергию. Дело в том, что при образовании альфа-частицы из протонов и нейтронов в результате ядерных взаимодействия между ними выделяется энергия в виде электромагнитного излучения, два протона и два нейтрона переходят в более выгодное энергетическое состояние — нашу альфа-частицу.

Энергия образования

Чтобы рассчитать энергию образования альфа-частицы, следует воспользоваться знаменитым уравнением Эйнштейна, которое связывает массу и энергию через одну из фундаментальных постоянных нашей Вселенной — скорость света. Это уравнение имеет вид: E = mc 2 , где E — энергия, m — масса, c — скорость света в вакууме.

Зная, что при образовании альфа-частицы масса ее компонентов уменьшается на 0,015 * 10 -27 кг, а также зная, что скорость света составляет 3 * 10 8 м/с, получаем энергию, которая выделяется во время этого процесса. Она равна E = 0,015 * 10 -27 * 9 * 10 16 = 1,35 * 10 -12 Дж. В физике элементарных частиц принято энергии записывать в электрон-вольтах (эВ). Один электрон-вольт равен 1,602177 * 10 −19 Дж. Тогда энергия образования альфа-частицы равна 8,426 * 10 6 эВ, или 8,426 МэВ (мегаэлектрон-вольт).

Чтобы понять, насколько велика эта энергия, можно провести простой расчет. Представим, что вся энергия образования альфа-частицы переводится на ее ускорение. Пользуясь уравнением Лоренца для нерелятивистских скоростей, то есть полагая, что кинетическая энергия-альфа частицы равна mv 2 /2, где v — скорость ее движения, получаем, что этой энергии образования будет достаточно, чтобы разогнать альфа-частицу до скорости 2 * 10 7 м/c, что составляет 6,7 % от скорости света в вакууме. Отметим, что задавать вопрос о том, на сколько увеличится масса альфа-частицы при таких скоростях, не имеет смысла, поскольку увеличением ее массы можно пренебречь, так как она составит всего 0,015/6,68 * 100 = 0,2 %.

Основные физические свойства

Альфа-частица тяжелее в 4 раза протона и в 8000 раз — электрона, то есть для мира элементарных частиц она обладает большой массой. Напомним, что масса одного протона или одного нейтрона в атомных единицах (а.е.м.) равна 1, а заряд протона равен +1 в единицах элементарного заряда, то есть альфа-частица имеет заряд +2, а массу — 4. Тогда отношение заряда к массе альфа-частицы равно +1/2 = +0,5.

Поскольку она обладает электрическим зарядом, пролетая через электрическое или магнитное поле, она взаимодействует с ним. Чтобы определить направление силы, которая действует на альфа-частицу в магнитном поле, необходимо воспользоваться так называемым правилом левой руки: четыре пальца следует расположить вдоль вектора движения альфа частицы, а ладонь повернуть таким образом, чтобы линии магнитной индукции входили в нее. Тогда оттопыренный под прямым углом большой палец укажет направление действующей силы на движущуюся заряженную частицу.

Альфа-частицы могут разгоняться до больших скоростей, достигающих величин 15 млн км/с, то есть 5 % от скорости света. Ввиду большой массы и огромных скоростей они приобретают значительную кинетическую энергию, которая может составлять до 10 МэВ.

Проникающая способность

Поскольку альфа-частица обладает значительной массой (по сравнению с массой электрона), а также электрическим зарядом, который по модулю превышает заряд электрона в 2 раза, то ее проникающая способность, то есть способность проходить через слой вещества, является незначительной.

Во время своего движения альфа-частица испытывает столкновения с атомами, передавая им значительное количество энергии, которая приводит к ионизации атомов, то есть к отрыву электронов от них. Например, проходя всего 5 см в воздухе, альфа-частица испытывает огромное число столкновений и практически полностью теряет свою кинетическую энергию.

Любое твердое вещество легко задерживает альфа-частицу. Так, она не может пройти через слой из нескольких листов бумаги, а алюминиевая пластина толщиной всего 0,1 мм задерживает поток любой интенсивности из альфа-частиц. Еще раз отметим, хотя проникающая способность этой частицы мала, она очень сильно ионизирует всякое вещество, через которое движется.

Альфа-частица — продукт радиоактивного распада

Несмотря на то что альфа-частица состоит из протонов и нейтронов, из этих элементарных частиц она в природе не образуется, а получается в результате радиоактивного альфа-распада некоторых химических элементов.

Альфа-распад является одним из видов радиоактивного распада, в результате которого атомное ядро некоторого химического элемента, испуская альфа-частицу, превращается в ядро другого элемента, масса которого на 4 а.е.м. меньше, чем эта величина у родительского ядра, а порядковый номер в таблице Менделеева на 2 единицы меньше, чем у исходного элемента.

Альфа-распад бывает спонтанным (происходит произвольным образом в природе) и вынужденным (вызван в результате какого-либо специального воздействия на атомное ядро). Спонтанный распад характерен только для очень тяжелых атомных ядер. Так, самым легким элементом, который испытывает спонтанный альфа-распад, является теллурий 106. Уран 238 также претерпевает альфа-распад с образованием технеция 234.

Поскольку альфа-частица обладает двойным положительным элементарным зарядом, она при распаде радиоактивного ядра быстро захватывает электроны, образуя при этом атом гелия. Именно по этой причине во многих породах с большим содержанием альфа-радиоактивных элементов имеются полости, заполненные газом гелием, например в минералах, богатых ураном или торием. Основным источником альфа-частиц на Земле является благородный газ радон, который находится в почве, воде, воздухе и различных типах горных пород.

Альфа частица электрон протон нейтрон

Электрон был открыт английским физиком Дж. Томсоном в 1897 г.

Условное обозначение электрона:

— отрицательно заряженная элементарная частица
— обладает наименьшим в природе зарядом = 1э.э.з. = 1,6 х 10-19 Кл
— масса электрона по сравнению с протоном ничтожнао мала и составляет 9,1 х 10-28 г
— электрон стабилен
— не имеется никаких данных о внутренней структуре электрона/

Есть элементарные частицы «кварки», обладающие дробным зарядом ( 1э.э.з/3 и 2э.э.з./3 ) Однако, в свободном состоянии эти частицы не существуют.

В 1913 г. Э. Резерфорд выдвинул гипотезу, что одной из частиц , входящих в ядро атома любого химического элемента должно быть ядро атома водорода, т.к. было известно, что массы атомов химических элементов превышают массу атома водорода в целое число раз.

Резерфорд поставил опыт по исследованию взаимодействия альфа-частиц с ядрами атома азота. В результате взаимодействия из ядра атома азота вылетала частица, которую Резерфорд назвал протоном и предположил, что это ядро атома водорода.
Позднее с помощью камеры Вильсона было доказано, что эта частица действительно является ядром атома водорода.

Условное обозначение протона:

— масса протона равна 1а.е.м. и в 1836 раз больше массы электрона
— заряд протона является положительным и равен 1э.э.з. , т.е. равен по модулю заряду электрона
— протон стабилен
— физическое представление: напоминает облако с размытой границей, состоящее из рождающихся и аннигилирующих частиц

В 1920 г. Резерфорд высказал предположение, что должна существовать частица массой, равной массе протона, но не имеющая электрического заряда. Однако, обнаружить такую частицу Резерфорду не удалось.

Английский ученый Дж. Чедвик выдвинул гипотезу о существовании нейтральных частиц, близких по размерам и массе к протонам. Эти частицы он назвал нейтронами. При прохождении через вещество нейтроны не теряют энергию на ионизацию атомов вещества, поэтому имеют огромную проникающую способность. Масса нейтрона чуть больше массы протона (примерно на 2,5 массы электрона).

Условное обозначение нейтрона:

В среднем за 15 минут свободный нейтрон распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино — частицу, не имеющую ни заряда, ни массы. Нейтроны могут быть использованы как «снаряды» в реакциях превращения одних ядер в другие.

Другие страницы по теме «Атомная физика» за 10-11 класс:

О ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦАХ

Из 100 нуклонов во Вселенной, 87 являются протонами и 13 — нейтронами ( входят в состав ядер гелия. Для обеспечения общей нейтральности вещества число протонов и электронов должно быть одинаково. Плотность наблюдаемой массы Вселенной , которая состоит в основном из нуклонов, известна — один нуклон на 0,4 кубического метра. Зная радиус наблюдаемой Вселенной — 13,7 млрд световых лет, можно подсчитать, что число электронов в этом объёме составляет

Читать еще:  Акварель для начинающих живопись с нуля

10 в степени 80 .
___

Нейтрон — английское слово, которое произошло от латинского «neuter», что в переводе означает «ни тот, ни другой». Открыл нейтрон английский физик Чедвик в 1932 г. Благодаря нейтрону получила свое название нейтронная бомба — та, которая «великодушно относится» к зданиям, то есть не разрушает их.
___

Вот атом, который построил Бор,
Это- протон ,
Который в центр помещён
Атома,который построил Бор

А вот электрон ,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещён
Атома,который построил Бор

вот мю-мезон ,
Который распался на электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещён
Атома,который построил Бор

А вот пи-мезон ,
Который распавшись дал мю-мезон,
Который распался на электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещён
Атома,который построил Бор

Вот быстрый протон,
Который в ударе родил пи-мезон,
Который распавшись дал мю-мезон,
Который распался на электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещён
Атома,который построил Бор

А вот беватрон,
В котором устроился этот протон,
Который в ударе родил пи-мезон,
Который распавшись дал мю-мезон,
Который распался на электорн,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещён
Атома,который построил Бор

А вот дополнительность,
Это закон,
Который Бором провозглашён.
Закон всех народов,
Закон всех времён,
Успешно описывающий с двух сторон
Не только протон,электрон и нейтрон,
А также
Фотон
Позитрон,
Фонон,
Магнон,
Экситон,
полярон,
Бэтатрон,
Синхротрон,
Фазотрон,
Циклотрон,
Циклон,
Цейлон,
Нейлон,
одеколон,
Декамерон,
и, несомненно, каждый нейрон
Мозга, которым изобретён,
тот замечательный беватрон,
В котором ускорился этот протон,
Который в ударе родил пи-мезон,
Который распавшись дал мю-мезон,
Который распался на электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещён
Атома,который построил Бор .

Альфа частица электрон протон нейтрон

Атом на­трия со­дер­жит

1) 11 про­то­нов, 23 ней­тро­на и 34 элек­тро­на

2) 23 про­то­на, 11 ней­тро­нов и 11 элек­тро­нов

3) 12 про­то­нов, 11 ней­тро­нов и 12 элек­тро­нов

4) 11 про­то­нов, 12 ней­тро­нов и 11 элек­тро­нов

Число элек­тро­нов в ней­траль­ном атоме сов­па­да­ет с чис­лом про­то­нов, ко­то­рое за­пи­сы­ва­ет­ся внизу перед на­име­но­ва­ни­ем эле­мен­та. Число ввер­ху обо­зна­ча­ет мас­со­вое число, то есть сум­мар­ное число про­то­нов и ней­тро­нов. Таким об­ра­зом, атом на­трия со­дер­жит 11 про­то­нов, 12 ней­тро­нов и 11 элек­тро­нов.

На ри­сун­ке пред­став­ле­ны не­сколь­ко самых ниж­них уров­ней энер­гии атома во­до­ро­да. Может ли атом, на­хо­дя­щий­ся в со­сто­я­нии по­гло­тить фотон с энер­ги­ей 1,5 эВ?

1) да, при этом атом пе­ре­хо­дит в со­сто­я­ние

2) да, при этом атом пе­ре­хо­дит в со­сто­я­ние

3) да, при этом атом иони­зу­ет­ся, рас­па­да­ясь на про­тон и элек­трон

4) нет, энер­гии фо­то­на не­до­ста­точ­но для пе­ре­хо­да атома в воз­буж­ден­ное со­сто­я­ние

Со­глас­но по­сту­ла­там Бора, для пе­ре­хо­да в со­сто­я­ние с боль­шей энер­ги­ей атом дол­жен по­гло­тить фотон с энер­ги­ей, рав­ной раз­но­сти энер­гий ко­неч­но­го и на­чаль­но­го со­сто­я­ний. Атом на­хо­дя­щий­ся в со­сто­я­нии имеет энер­гию 3,4 эВ, рас­сто­я­ние до бли­жай­ше­го уров­ня равно -1,5-(-3,4)=1,9 эВ. Сле­до­ва­тель­но, фо­то­на с энер­ги­ей 1,5 эВ не­до­ста­точ­но для пе­ре­хо­да атома в дру­гое воз­буж­ден­ное со­сто­я­ние.

Опыты Ре­зер­фор­да по рас­се­я­нию α-ча­стиц по­ка­за­ли, что

А. масса атома близ­ка к массе всех элек­тро­нов.

Б. раз­ме­ры атома близ­ки к раз­ме­рам атом­но­го ядра.

Какое(-ие) из утвер­жде­ний пра­виль­но(-ы)?

Опыты Ре­зер­фор­да по рас­се­я­нию α-ча­стиц по­ка­за­ли, что прак­ти­че­ски вся масса атома со­сре­до­то­че­на в его ядре, при этом раз­ме­ры ядер во много раз мень­ше раз­ме­ров атома (по сути, атом со­сто­ит из пу­сто­ты). По­это­му оба утвер­жде­ния не верны.

Альфа-ча­сти­ца пред­став­ля­ет собой

2) ядро атома гелия

4) ядро атома лития

Альфа-ча­сти­ца — это ча­сти­ца с мас­сой 4 а.е.м. и по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом, рав­ным по мо­ду­лю двум за­ря­дам элек­тро­на. Такой ча­сти­цей яв­ля­ет­ся ядро атома гелия.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

Ион гелия с за­ря­дом 2+ — это то же самое, что и альфа ча­сти­ца, но, ви­ди­мо, здесь ав­то­ры под ионом гелия ча­сти­цу с за­ря­дом 1+.

В пла­не­тар­ной мо­де­ли атома при­ни­ма­ет­ся, что число

1) элек­тро­нов на ор­би­тах равно числу про­то­нов в ядре

2) про­то­нов равно числу ней­тро­нов в ядре

3) элек­тро­нов на ор­би­тах равно сумме чисел про­то­нов и ней­тро­нов в ядре

4) ней­тро­нов в ядре равно сумме чисел элек­тро­нов на ор­би­тах и про­то­нов в ядре

Заряд элек­тро­на равен по ве­ли­чи­не за­ря­ду про­то­на, ней­трон — ней­траль­ная ча­сти­ца. По­сколь­ку атом пред­став­ля­ет собой ней­траль­ную си­сте­му, в пла­не­тар­ной мо­де­ли атома при­ни­ма­ет­ся, что число элек­тро­нов на ор­би­тах равно числу про­то­нов в ядре.

На ри­сун­ке изоб­ра­же­ны схемы четырёх ато­мов, со­от­вет­ству­ю­щие мо­де­ли атома Ре­зер­фор­да. Чёрными точ­ка­ми обо­зна­че­ны элек­тро­ны. Какая схема со­от­вет­ству­ет атому ?

Атом лития имеет тре­тий по­ряд­ко­вый номер, по­это­му заряд атом­но­го ядра равен трём, а сле­до­ва­тель­но, сум­мар­ное число элек­тро­нов на ор­би­те атома равно трём. Зна­чит, схема, со­от­вет­ству­ю­щая атому лития изоб­ра­же­на на ри­сун­ке 3.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

Какое пред­став­ле­ние о стро­е­нии атома верно?

Боль­шая часть массы атома со­сре­до­то­че­на

1) в ядре, заряд ядра от­ри­ца­те­лен

2) в элек­тро­нах, заряд элек­тро­нов от­ри­ца­те­лен

3) в ядре, заряд элек­тро­нов по­ло­жи­те­лен

4) в ядре, заряд элек­тро­нов от­ри­ца­те­лен

Атом со­сто­ит из не­боль­шо­го по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­но­го ядра, в ко­то­ром со­сре­до­то­че­на почти вся масса атома, во­круг ко­то­ро­го дви­жут­ся от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные элек­тро­ны.

Верно утвер­жде­ние 4

Один уче­ный про­ве­ря­ет за­ко­но­мер­но­сти ко­ле­ба­ния пру­жин­но­го ма­ят­ни­ка в ла­бо­ра­то­рии на Земле, а дру­гой — в ла­бо­ра­то­рии на кос­ми­че­ском ко­раб­ле, ле­тя­щем вдали от звезд и пла­нет с вы­клю­чен­ным дви­га­те­лем. Если ма­ят­ни­ки оди­на­ко­вые, то в обеих ла­бо­ра­то­ри­ях эти за­ко­но­мер­но­сти будут

1) оди­на­ко­вы­ми при любой ско­ро­сти ко­раб­ля

2) раз­ны­ми, так как на ко­раб­ле время течет мед­лен­нее

3) оди­на­ко­вы­ми, если ско­рость ко­раб­ля мала

4) оди­на­ко­вы­ми или раз­ны­ми в за­ви­си­мо­сти от мо­ду­ля и на­прав­ле­ния ско­ро­сти ко­раб­ля

Так как кос­ми­че­ский ко­рабль летит с по­сто­ян­ной ско­ро­стью, он пред­став­ля­ет собой инер­ци­аль­ную си­сте­му от­сче­та. Со­глас­но прин­ци­пу от­но­си­тель­но­сти (пер­во­му по­сту­ла­ту спе­ци­аль­ной тео­рии от­но­си­тель­но­сти), все инер­ци­аль­ные си­сте­мы от­сче­та рав­но­прав­ны при опи­са­нии лю­бо­го фи­зи­че­ско­го про­цес­са. Сле­до­ва­тель­но, если ма­ят­ни­ки оди­на­ко­вые, то в обеих ла­бо­ра­то­ри­ях за­ко­но­мер­но­сти ко­ле­ба­ния пру­жин­но­го ма­ят­ни­ка будут оди­на­ко­вы­ми при любой ско­ро­сти ко­раб­ля.

На ри­сун­ке изоб­ра­же­на схема атома.

Элек­тро­ны обо­зна­че­ны чер­ны­ми точ­ка­ми. Схема со­от­вет­ству­ет атому

1)

2)

3)

4)

Атом, схема ко­то­ро­го изоб­ра­же­на на ри­сун­ке, имеет 9 элек­тро­нов. Число элек­тро­нов в ней­траль­ном атоме сов­па­да­ет с чис­лом про­то­нов, ко­то­рое за­пи­сы­ва­ет­ся внизу перед на­име­но­ва­ни­ем эле­мен­та. От­сю­да за­клю­ча­ем, что пред­став­лен­ная схема со­от­вет­ству­ет

Каков спектр энер­ге­ти­че­ских со­сто­я­ний атом­но­го ядра и какие ча­сти­цы ис­пус­ка­ет ядро при пе­ре­хо­де из воз­буж­ден­но­го со­сто­я­ния в нор­маль­ное?

1) cпектр ли­ней­ча­тый, ис­пус­ка­ет гамма-кван­ты

2) cпектр сплош­ной, ис­пус­ка­ет гамма-кван­ты

3) cпектр сплош­ной, ис­пус­ка­ет бета-ча­сти­цы

4) cпектр ли­ней­ча­тый, ис­пус­ка­ет альфа-ча­сти­цы

Атом­ное ядро может на­хо­дить­ся толь­ко в осо­бых ста­ци­о­нар­ных, или кван­то­вых, со­сто­я­ни­ях, каж­до­му из ко­то­рых со­от­вет­ству­ет опре­де­лен­ная энер­гия. Таким об­ра­зом, спектр энер­ге­ти­че­ских со­сто­я­ний атом­но­го ядра ли­ней­ча­тый. При пе­ре­хо­де ядра из воз­буж­ден­но­го со­сто­я­ния в нор­маль­ное ис­пус­ка­ют­ся гамма-кван­ты.

На ри­сун­ке по­ка­за­на схема це­поч­ки ра­дио­ак­тив­ных пре­вра­ще­ний, в ре­зуль­та­те ко­то­рой изо­топ тория пре­вра­ща­ет­ся в изо­топ радия

Поль­зу­ясь этой схе­мой, опре­де­ли­те, какие ча­сти­цы обо­зна­че­ны на ней бук­ва­ми X и Y.

1) X — элек­трон, Y-ча­сти­ца

2) X-ча­сти­ца, Y — элек­трон

3) X-ча­сти­ца, Y — про­тон

4) X — про­тон, Y — элек­трон

При ра­дио­ак­тив­ных пре­вра­ще­ни­ях вы­пол­ня­ют­ся за­ко­ны со­хра­не­ния за­ря­до­во­го и мас­со­во­го чисел. За­ря­до­вое число пишут перед обо­зна­че­ни­ем эле­мен­та внизу, а мас­со­вое — перед обо­зна­че­ни­ем эле­мен­та ввер­ху.

Из рас­смот­ре­ния пер­во­го рас­па­да сразу по­лу­ча­ем, что заряд ча­сти­цы X равен а мас­со­вое число: Та­ки­ми ха­рак­те­ри­сти­ка­ми как раз об­ла­да­ет -ча­сти­ца (ядро атома гелия ). В ка­че­стве про­вер­ки можно рас­смот­реть по­след­ний рас­пад, он дает такие же па­ра­мет­ры для X. Сле­до­ва­тель­но, X — это -ча­сти­ца.

Про­ве­дем ана­ло­гич­ные вы­чис­ле­ния для Y на ос­но­ве, на­при­мер, вто­ро­го рас­па­да. За­ря­до­вое число не­из­вест­ной ча­сти­цы равно а мас­со­вое — Это со­от­вет­ству­ет элек­тро­ну Таким об­ра­зом, Y пред­став­ля­ет собой элек­трон.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector