При каких условиях испускается рентгеновское излучение?

Каковы свойства рентгеновского излучения?

Как устроена рентгеновская трубка? Как регулируются интенсивность и жёсткость излучения?

Где используется рентгеновское излучение?

 

ЛЕКЦИЯ 14.

Строение атома и атомного ядра.

План лекции:

Строение атома.

Строение атомного ядра. Обозначение ядер.

Ядерные реакции. Ядерная энергетика.

Радиоактивность.

Меры предосторожности и защита от радиации.

Строение атома.

Как известно, тела состоят из молекул, а молекула состоит из атомов. Вопрос о том, как устроен атом, волновал учёных с давних времён. Известно было, что атом содержит в равных количествах положительные и отрицательные заряды. Но как они в нём расположены, учёные долгое время не знали. Известный физик Э.Резерфорд поставил опыт, который помог ответить на этот вопрос.

Опыт Резерфорда заключался в том, что он ставил на пути альфа-частиц тонкую золотую фольгу и наблюдал за прохождением этих частиц через неё. Он обнаружил, что большинство частиц проходило через фольгу, но было некоторое их количество, которые отклонялись от прямого пути. И чем больший был угол отклонения, тем меньше было количество частиц, отклонившихся на такой угол. Были даже частицы, которые были отброшены назад.

Единственный выход из этой задачи был тот, что атом имеет ядро. Оно имеет малые размеры (в десятки тысяч раз меньше размера атома) и положительный заряд. Поэтому те частицы, которые летели прямо на ядро и были отброшены назад. А те, которые пролетали вблизи ядра, отклонились от прямого пути.

Таким образом, Резерфорд создал модель атома. Внутри атома имеется положительно заряженное ядро, размер которого в десятки тысяч меньше атома и которое содержит в себе почти всю массу атома.

Основной вывод из опытов Резерфорда в том, что атом – не наименьшая частица, а сложная система.

Резерфорд установил, что в атоме есть ядро и что оно имеет положительный заряд.

Датский физик Нильс Бор развил идеи Резерфорда и создал свою модель атома. Согласно его идее, электроны летают вокруг ядра по определённым орбитам, как планеты вокруг Солнца. Таким образом, Бор создал планетарную модель атома.

Но здесь была неувязка: ведь по закону классической электродинамики, двигаясь по круговой орбите, электрон должен излучать электромагнитную волну, истратить на неё всю свою кинетическую энергию, упасть на ядро и при этом атом перестал бы существовать. Но поскольку этого не происходит, то он предположил, что электрон в атоме движется не на произвольной орбите, а может двигаться только по определённым орбитам, находясь на которых он не излучает энергию. Эти орбиты называются стационарными. Электрон, находясь на каждой из этих орбит, имеет определённый уровень энергии. Бор знал, что это так, но объяснить это не мог. Поэтому он свои утверждения высказал в форме постулатов:

Первый постулат: Электроны в атоме в атоме вращаются вокруг ядра по строго определённым, стационарным орбитам. В каждом стационарном состоянии атом может находиться неопределённо долго.

Второй постулат: Если электрон в атоме переходит с одной орбиты на другою, то при этом атом либо испускает энергию, либо её поглощает. Энергия излучается или поглощается в виде квантов электромагнитного излучения. Если электрон переходит с орбиты с большей знергией на орбиту с меньшей энергией, то разность энергий орбит излучится в виде кванта электромагнитного излучения. А если электрон поглотит квант энергии, то он перейдёт на орбиту с более высокой энергией. При этом он поглотит ровно столько энергии, сколько нужно для перехода на более высокую орбиту. Величина этой энергии может быть вычислена по формуле:

E = hn = Em – En

При этом, согласно закону превращения и сохранения энергии, сколько энергии атом поглощает при своём возбуждении, столько же он отдаст при переходе в прежднее состояние.

На основании теории Бора удалось объяснить поведение атома в магнитном поле, дать качественное объяснение расположения элементов в таблице Менделеева, усложнения структуры атомов по мере перехода к большим порядковым номерам.