Колебания Задачи контрольной работы Примеры решения задач. Молекулярная физика и термодинамика Электростатика и постоянный ток Волновая оптика Физика атома и основы физики ядра

Примеры решения задач контрольной по физике

ФИЗИКА АТОМА И ОСНОВЫ ФИЗИКИ ЯДРА

Основные физические величины и законы

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний)

  , ,

где  – масса электрона;  – скорость электрона на n-й орбите радиусом ; .

Второй постулат Бора

 ,

где  – энергия фотона, излученного (поглощенного) при переходе электрона из стационарного состояния с энергией  в стационарное состояние с энергией .

Энергия электрона на n-й стационарной орбите для ионизованного атома (лишь один электрон на оболочке)

 ,

где  – порядковый номер элемента в таблице Менделеева.

Соответственно, для атома водорода

 .

Длины волн , излучаемых атомом водорода при переходе электрона с n-й орбиты на m-ю, определяются (как это и следует из второго постулата Бора) обобщенный сериальной формулой

 ,

где  – постоянная Ридберга;  – определяет спектральную серию (;  – определяет отдельные линии соответствующей серии ;

  – серия Лаймана (ультрафиолетовая область),

  – серия Бальмера (видимый свет),

  – серия Пашена (инфракрасная область),

  – серия Брэкета (инфракрасная область),

  – серия Пфунда (инфракрасная область),

  – серия Хэмфри (инфракрасная область).

Длина волны  (длина волны де Бройля), связанная с движением частицы, обладающей импульсом , выражается формулой

 .

В классическом приближении ()

 ,

где  – масса покоя частицы.

В релятивистском случае ()

 .

Импульс частицы удобно выражать через ее кинетическую энергию :

в классическом случае ;

в релятивистском случае ,

где  – энергия покоя частицы.

Нейтральный атом и его ядро обозначаются одним и тем же символом

 ,

где  – обозначение элемента,  – порядковый номер (число протонов в ядре, равное числу электронов в электронной оболочке нейтрального атома),   – массовое число (число нуклонов-протонов и нейтронов – в ядре, равное округленной до ближайшего целого числа массе атома, выраженной в а.е.м.).

Дефект массы  атомного ядра есть разность между суммой масс свободных протонов и нейтронов и массой образовавшегося ядра

 

или

 ,

где  – масса атома водорода, – масса рассматриваемого атома.

Энергия связи ядра определяется по общей формуле

 .

Удельная энергия связи .

Энергия ядерной реакции

 ,

где  и  – массы покоя ядра мишени и бомбардирующей частицы;  – сумма масс покоя ядер продуктов реакции.

Если , то энергия освобождается, реакция экзотермическая. Если , то энергия поглощается, реакция эндотермическая.

Правила смещения:

для   – распада ;

для  – распада ;

для  – распада .

Закон радиоактивного распада

 ,

где  – число нераспавшихся ядер в момент времени ;  – начальное число нераспавшихся ядер (при );  – постоянная радиоактивного распада.

Период полураспада  – время, за которое число нераспавшихся ядер уменьшается в два раза, связан с постоянной распада

 .

Среднее время жизни  радиоактивного изотопа – время, за которое число нераспавшихся атомов уменьшается в  раз

 .

Активность изотопа измеряется числом ядер, распавшихся в единицу времени

 .

Число атомов , содержащихся в образце изотопа

 ,

где  – масса образца;  – молярная масса изотопа;  – число Авокадро.

Активность образца в начальный момент ()

 .

Активность образца изменяется со временем по закону

 .

Пример 1. Найти радиус, скорость, кинетическую, потенциальную и полную энергию электрона на пятой стационарной орбите в атоме водорода.

Пример 3. В результате соударения дейтрона с ядром бериллия  образовались новое ядро и нейтрон. Определить порядковый номер и массовое число образовавшегося ядра, записать ядерную реакцию и определить ее энергетический эффект.

Элементы специальной теории относительности

Релятивистское (лоренцево) сокращение длины

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Какую освещенность в операционном поле создает осветительная лампа с силой света I = 800 кд, установленная на высоте 2 м над операционным столом?

2. Освещенность экрана негатоскопа, объектив которого имеет фокусное расстояние 6 см, составляет 4 лк. Определить величину светового потока, создаваемого лампой негатоскопа, если флюороскопический снимок квадратной формы площадью 10 см2 находится на расстоянии 5,1 см от объектива.

Примеры решения задач по физике