Содержание

1.Строение атомов и их ядер, планетарная модель атома Резерфорда, ее недостатки. Постулаты Бора. 3

2. Радиоактивность. Деление тяжелых ядер, цепная реакция, неуправляемая и управляемая ядерные реакции 7

Список литературы 15

1.Строение атомов и их ядер, планетарная модель атома Резерфорда, ее недостатки. Постулаты Бора

Атом каждого химического элемента состоит из ядра, расположенного в центре атома, заряженного положительно и электронов, которые движутся вокруг ядра.

Ученые не сразу пришли к пониманию того, как устроен атом. Это был научный поиск, в котором принимали участие многие ученые.

Первая модель атома была создана английским ученым Томсоном, который открыл электрон. По мнению Томсона (+) или (-) заряды атомов равномерно распределены по всему объему.

Английский ученый Резерфорд решил проверить опытным путем распределение (+) заряда в атомах.

Установка Резерфорда состояла из источника альфа -частиц, диафрагмы с маленьким отверстием. Материал диафрагмы задерживает гамма - частицы, а отверстие пропускает в виде узкого пучка, падающего на люминисцентный экран. Каждая альфа- частица вызывает на экране вспышку, а совокупность всех вспышек дает светящееся полотно.

Если поместить перед экраном золотую фольгу полщиной 1 микрон (0,001мм), то интенсивность светящегося пятна уменьшается, зато появляются вспышки вне светящегося пятна. Эти вспышки вызваны альфа-частицами, которые при прохождении через золотую фольгу изменили направление движения.

В твердых телах атомы очень близко расположены друг к другу. Золотая фольга толщиной в 1 микрон содержит 3000 атомных слоев золота, но большинство альфа -частиц проходят сквозь золотую фольгу беспрепятственно, только некоторые отклоняются от первоначального направления. Значит атом внутри пустой. Среди альфа -частиц были и такие, которые изменяли направление движения почти что на 180 градусов.

Чтобы отклонить тяжелую альфа -частицу, которая почти в 8000 раз тяжелее электрона, летящую со скоростью 20 000 км/с, нужна очень большая сила.

Легкие электроны не могут вызвать рассеевание альфа -частиц. Очевидно, только (+) заряженная частица, значительно тяжелее альфа-частиц, может отклонить ее и даже отбросить назад.

Так Резерфорд пришел к идее атомного ядра - тела очень малых размеров, в котором сконцентрирована вся масса атома и весь положительныизаряд атома.

х - радиус стационарной орбиты п - номер орбиты

m- масса электрона = m = 9,1 * 10?31 кг

k - коэффициент пропорциональности к = 9* 10

l - заряд электрона l = 1,6 * 10?19 кг

Е - энергия атома в стационарном состоянии п - номер орбиты

R - постоянная величина

п - номер более близкой к ядру орбиты 3,29 * 1015 С к - номер более удалённый от ядра орбиты. Справедливость теории Бора была подтверждена

экспериментальными опытами немецких физиков Франка и Герца (1913 г.) ,доказавших существование стационарных состояний атомов.

Недостатки модели

В первую очередь следует остановиться на названии модели. На звание «планетарная» не соответствует физическому содержанию мо дели. Оно возникло из сопоставления атома с солнечной системой и отражает лишь их внешнее сходство. Все тела солнечной системы притягиваются не только к Солнцу, но и друг к другу. Электроны же атома притягиваются лишь к центру – ядру и отталкиваются друг от друга. Атом - чрезвычайно устойчивое образование. И если один или несколько электронов сместить из их положений, то рано или поздно они возвратятся на свои места.

Если же хотя бы одну планету сместить с её траектории, то нарушится равновесие всей солнечной системы и самопроизвольно она не возвратиться в первоначальное состояние. Поэтому модель атома Резерфорда правильнее называть не «планетарной», а ядерной моделью атома, подчёркивая этим самую суть идеи Э. Резерфорда.

Модель Э. Резерфорда – это значительный шаг вперёд по сравнению с моделью Кельвина - Томсона. Однако, она обладала тем же главным недостатком, что и первая модель: с точки зрения классической электродинамики такой атом должен быть энергетически неустойчивым. Действительно, по законам электродинамики всякий ускоренно движущийся заряд излучает энергию. Чтобы не упасть на ядро, электроны в модели Резерфорда должны двигаться вокруг ядра. Но теряя энергию на излучение, электроны будут приближаться к ядру, пока не «сядут» на его поверхность. Атом перестанет существовать, исчезнет его структура, обнаруженная в опытах Э. Резерфорда. Но в действительности атомы чрезвычайно устойчивые образования. Чтобы сохранить модель Резерфорда, объективно отображающую строение атома, Н. Бор в 1913 г. выдвигает два постулата, которые, однако, по своему духу не совместимы с положениями классической физики.

Постулаты Бора

Первый постулат: 

Атомы имеют ряд стационарных состояний соответствующих определенным значениям энергий: Е1, Е2...En. Находясь в стационарном состоянии, атом энергии не излучает, несмотря на движение электронов.

Второй постулат:

В стационарном состоянии атома электроны движутся по стационарным орбитам, для которых выполняется квантовое соотношение: 

                                              m·V·r = n·h/2·p (1)

где m·V·r =L - момент импульса, n=1,2,3..., h-постоянная Планка.

Третий постулат:

Излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе его из одного стационарного состояния в другое. При этом излучается или поглощается порция энергии (квант), равная разности энергий