Альфа – ыдырау
1. Альфа . ыдырау.
2. Заттардан . бөлшектердің шашырауы жөнінде Резерфорд тәжірбиесі.
3. Резерфорд атомының ядролық үлгісі.
4. Радиактивті сәулелердің пайда болу табиғаты
5. . ыдырау заңдылықтары.
2. Заттардан . бөлшектердің шашырауы жөнінде Резерфорд тәжірбиесі.
3. Резерфорд атомының ядролық үлгісі.
4. Радиактивті сәулелердің пайда болу табиғаты
5. . ыдырау заңдылықтары.
- бөлшектің табиғатын 1908 жылы Резерфорд көптеген эксперименттік зерттеулер нәтижесінде анықтады. Альфа – ыдырауы кезінде ядродан өздігінен - бөлшек – гелий атомының ядросы Не (екі протон және екі нейтрон) ұшып шығады және жаңа химиялық элементтің туынды ядросы пайда болады.
Альфа – ыдырау кезінде атом ядросы зарядтық саны Z екіге және масса- лық саны А төртке кем туынды ядроға түрленеді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің бас жағына қарай екі орынға ығысады:
Х Ү + Не,
мұндағы Х – аналық ядроның белгісі, Ү – туынды ядроның таңбасы. Гелий атомының ядросы болып табылатын - бөлшек үшін Не белгісін пайдалан- дық.
Мысалдар келтірейік. Уран U ядросының - ыдырау реакциясында туынды ядро торий Th пайда болады:
U Th + He .
Тағы бір - ыдырау реакциясын жазайық:
Ra Rn + He. U нуклиді мен Ra нуклиді аналық ядро, ал Th пен Rn нуклидтері туынды ядро деп аталады. Элемент белгісінің үстіңгі жағындағы сандар, яғни массалық сандар (нуклондар саны) теңдіктің екі жағ- ында да бірдей: 238 = 234 + 4, яғни массалардың сақталу заңы орындалады. Сол сияқты 92 = 90 + 2 электр зарядының сақталу заңы да орындалады.
Альфа - бөлшегінің кинетикалық энергиясы, аналық ядроның тыныштық энергиясының, туынды ядроның тыныштық энергиясы және - бөлшектің энергиясының қосындысынан артық болуы нәтижесінде шығады. Бұл артық энергия - бөлшек пен туынды ядроның араларында; олардың массаларына кері пропорционал болатын жағдайда таралады. Радиоактивті зат шығарған - бөлшектің энергиясы (жылдамдығы) дәлме – дәл анықталатын болады. Көпшілік жағдайда, радиоактивті зат энергиялары түрліше болатын бірнеше, бір – біріне жақын - бөлшектер тобын шығарады. Демек, бұдан туынды яд- ро қалыпты жағдайда ғана пайда болмайды, ол қозған күйде де пайда болады деп саналады. Ауыр - радиоактивті ядролардан - бөлшектердің шашы- рауы жөніндегі тәжірбиелер, ыдырау кезіндегі ұшып шыққан - бөлшектері- нің энергиясы тосқауылдың биіктігінен анағұрлым аз екендігін көрсетеді. Классикалық көзқарас бойынша, бөлшектің мұндай тосқауылдан өтіп кетуі мүмкін емес, яғни бөлшекті тосқауылдың екінші жағында кездестіру ықти – малдылығы нөлге тең. Ал кванттың механика - бөлшекті толқын ретінде қарап, оның тосқауылдан өтіп кету ықтималдығы нөлден өзгеше екенін дәл- елдеген. Бұл туннельдік құбылыс деп аталған.
Альфа – ыдырау кезінде атом ядросы зарядтық саны Z екіге және масса- лық саны А төртке кем туынды ядроға түрленеді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің бас жағына қарай екі орынға ығысады:
Х Ү + Не,
мұндағы Х – аналық ядроның белгісі, Ү – туынды ядроның таңбасы. Гелий атомының ядросы болып табылатын - бөлшек үшін Не белгісін пайдалан- дық.
Мысалдар келтірейік. Уран U ядросының - ыдырау реакциясында туынды ядро торий Th пайда болады:
U Th + He .
Тағы бір - ыдырау реакциясын жазайық:
Ra Rn + He. U нуклиді мен Ra нуклиді аналық ядро, ал Th пен Rn нуклидтері туынды ядро деп аталады. Элемент белгісінің үстіңгі жағындағы сандар, яғни массалық сандар (нуклондар саны) теңдіктің екі жағ- ында да бірдей: 238 = 234 + 4, яғни массалардың сақталу заңы орындалады. Сол сияқты 92 = 90 + 2 электр зарядының сақталу заңы да орындалады.
Альфа - бөлшегінің кинетикалық энергиясы, аналық ядроның тыныштық энергиясының, туынды ядроның тыныштық энергиясы және - бөлшектің энергиясының қосындысынан артық болуы нәтижесінде шығады. Бұл артық энергия - бөлшек пен туынды ядроның араларында; олардың массаларына кері пропорционал болатын жағдайда таралады. Радиоактивті зат шығарған - бөлшектің энергиясы (жылдамдығы) дәлме – дәл анықталатын болады. Көпшілік жағдайда, радиоактивті зат энергиялары түрліше болатын бірнеше, бір – біріне жақын - бөлшектер тобын шығарады. Демек, бұдан туынды яд- ро қалыпты жағдайда ғана пайда болмайды, ол қозған күйде де пайда болады деп саналады. Ауыр - радиоактивті ядролардан - бөлшектердің шашы- рауы жөніндегі тәжірбиелер, ыдырау кезіндегі ұшып шыққан - бөлшектері- нің энергиясы тосқауылдың биіктігінен анағұрлым аз екендігін көрсетеді. Классикалық көзқарас бойынша, бөлшектің мұндай тосқауылдан өтіп кетуі мүмкін емес, яғни бөлшекті тосқауылдың екінші жағында кездестіру ықти – малдылығы нөлге тең. Ал кванттың механика - бөлшекті толқын ретінде қарап, оның тосқауылдан өтіп кету ықтималдығы нөлден өзгеше екенін дәл- елдеген. Бұл туннельдік құбылыс деп аталған.
Альфа – ыдырау.
- бөлшектің табиғатын 1908 жылы Резерфорд көптеген эксперименттік
зерттеулер нәтижесінде анықтады. Альфа – ыдырауы кезінде ядродан өздігінен
- бөлшек – гелий атомының ядросы Не (екі протон және екі нейтрон)
ұшып шығады және жаңа химиялық элементтің туынды ядросы пайда болады.
Альфа – ыдырау кезінде атом ядросы зарядтық саны Z екіге және масса-
лық саны А төртке кем туынды ядроға түрленеді. Жаңа элемент Менделеев
кестесіндегі периодтық жүйенің бас жағына қарай екі орынға ығысады:
Х Ү +Не,
мұндағы Х – аналық ядроның белгісі, Ү – туынды ядроның таңбасы. Гелий
атомының ядросы болып табылатын - бөлшек үшін Не белгісін
пайдалан- дық.
Мысалдар келтірейік. Уран U ядросының - ыдырау
реакциясында туынды ядро торий Th пайда болады:
U Th + He .
Тағы бір - ыдырау реакциясын жазайық:
Ra Rn + He.U нуклиді мен Ra нуклиді
аналық ядро, ал Th пен Rn нуклидтері туынды ядро деп аталады.
Элемент белгісінің үстіңгі жағындағы сандар, яғни массалық сандар
(нуклондар саны) теңдіктің екі жағ- ында да бірдей: 238 = 234 + 4, яғни
массалардың сақталу заңы орындалады. Сол сияқты 92 = 90 + 2 электр
зарядының сақталу заңы да орындалады.
Альфа - бөлшегінің кинетикалық энергиясы, аналық ядроның тыныштық
энергиясының, туынды ядроның тыныштық энергиясы және - бөлшектің
энергиясының қосындысынан артық болуы нәтижесінде шығады. Бұл артық энергия
- бөлшек пен туынды ядроның араларында; олардың массаларына кері
пропорционал болатын жағдайда таралады. Радиоактивті зат шығарған -
бөлшектің энергиясы (жылдамдығы) дәлме – дәл анықталатын болады. Көпшілік
жағдайда, радиоактивті зат энергиялары түрліше болатын бірнеше, бір –
біріне жақын - бөлшектер тобын шығарады. Демек, бұдан туынды яд- ро
қалыпты жағдайда ғана пайда болмайды, ол қозған күйде де пайда болады деп
саналады. Ауыр - радиоактивті ядролардан - бөлшектердің шашы-
рауы жөніндегі тәжірбиелер, ыдырау кезіндегі ұшып шыққан - бөлшектері-
нің энергиясы тосқауылдың биіктігінен анағұрлым аз екендігін көрсетеді.
Классикалық көзқарас бойынша, бөлшектің мұндай тосқауылдан өтіп кетуі
мүмкін емес, яғни бөлшекті тосқауылдың екінші жағында кездестіру ықти –
малдылығы нөлге тең. Ал кванттың механика - бөлшекті толқын ретінде
қарап, оның тосқауылдан өтіп кету ықтималдығы нөлден өзгеше екенін дәл-
елдеген. Бұл туннельдік құбылыс деп аталған.
Аналық ядро ыдырағанда, - бөлшек пен туынды ядро белгілі бір
кинетика- лық энергиямен жан-жаққа шашырай ұшады. Кейбір ыдырауда туынды
ядро қозған күйде болуы мүмкін. Ыдырау энергиясын аналық ядромен байланыс-
қан санақ жүйесінде энергияның сақталу заңын пайдаланып есептеуге бола-
ды. Ыдырау энергиясы Q қозу энергиясы мен кинетикалық энергиялардың
қосындысына тең. Бастапқы энергия аналық ядроның тыныштық энергиясы- на
тең екенін ескерсек, онда
Мс = ( М ─ М) с
+ Q , (1.1)
М ─ аналық, М ─ туынды ядролардың, М─ гелий атомы ядросының
массалары, бұдан ыдырау энергиясын табамыз:
Q = ( М ─ М─ М)
с. (1.2)
Мысалы, уранның -ыдырау кезінде 4 МэВ энергия бөлініп шығады. Атомдық
нөмері Z 82 ауыр ядроларда альфа – ыдырау байқалады. 1.1 – сур- етте
бейнеленгендей - бөлшектің өтімділік қабілеті төмен, ауадағы еркін
жүру жолы небәрі 3-7 см. Қалыңдау қағаз қабатында жұтылады. Иондаушы
қабілеті өте жоғары, сол себепті энергиясын тез жоғалтады.
Заттардан - бөлшектердің шашырауы жөнінде Резерфорд
тәжірбиесі.
1911 ж Э. Резерфорд өте жұқа платина және алтын пластинкалардан - бөл-
шектерінің өтуін зерттеді. Ол қалыңдығы 10- 10 м алтын фольганы
рад- ийден шығатын - бөлшекпен атқылағанда, одан өтіп кететінін
көрді. Тәж- ірбиеден қолданылған - сәулелері оң зарядты, олар кейбір
ауыр элемент- тердің радиактивті ыдырауы кезінде бөлінеді, заряды 2 ─
ге тең (мұндағы
е - электрон зарядына, сан жағынан тең шама); - бөлшегінің массасы
шама- мен сутегі атомының массасынан 4 есе үлкен. Радиактивті
элементтердің ат- омдары шығарған бұл - бөлшектерінің энергиялары да
үлкен. Мысалы, ур- ан энергиясы 4,05 МэВ – тен бастап, 8,78 МэВ – ке
дейінгі - бөлшектерін шығарады. Осындай бөлшектермен Резерфорд және
оның қызметкерлері: Гейгер және Марсден жұқа алтын фольганы атқылап, онан
- бөлшектердің шашырау заңдылығын тағайындады. Тәжірбие кезінде (1.2-
сурет) фольга мен экран арасында қажетті вакуум жасалады. Ол ауа
молекулаларынан қос- ымша шашырауды болдырмауға мүмкіндік тудырады. Демек,
бұл құралдың құрылысы, - бөлшектердің 150- бұрышқа дейін
шашырауын бақылауға мүмкіндік береді (1.3- сурет).
Тәжірбие кезінде,
- бөлшектердің көпшілігі
фольга арқылы өтіп,
бастапқы бағытын сақта-
ды, немесе азғана
бұрышқа бұрылды. Алайда,
кейбір - бөлшектер
үлкен бұрышқа 135-150-
қа бұрылды. Оның бұлай болу себебінен Резерфорд атомның барлық оң зар- яды
ядроға жиналған, ядро атомның аз- ғана бөлігін алып тұрады, ал атом- ның
қалған бөлігі теріс зарядты электрон қабаттарынан тұрады деп түсіндір-
ді.Олай болса, - бөлшектер атомның электрон қабатынан өткенде еш ауыт-
қымайды. Электронның массасы - бөлшектің массасынан әлдеқайда аз,
электронның заряды электрон қабаттарына бірдей таралған, сондықтан -
бөлшектер фольгадан өтіп кетеді.Тек, ядроға жақын келген - бөлшек қана
кенет алғашқы бағытын өзгертеді.
Резерфорд теория жүзінде, кішкене көлемге топтасқан Z - оң зарядты бөл-
шектен тұратын, ядроның кулондық электр өрісіндегі - бөлшектің
қозғалу- ын қарады. Олай болса, бөлшек пен ядро арасында кулондық тебу күші
әсер етуі керек
F ═ ,
(1.3)
мұндағы r – ядро мен - бөлшектің ара қашықтығы, е – электронның заряды
( е ═ 1,6 10 Кл ). А нүктесінде жақын тұрған ядроға, ОА нысаналық
бағ-ыттан, р қашықтыққа - бөлшек жақындап келеді де, кулондық күштің
әсері- нен бұрышқа шашырап, гиперболамен, ВС траекториямен (1.4-сурет
) қозғалады.
Энергия мен импульстің сақталу заңына сүйеніп, 1932 жылы Резерфорд-
тың шәкірті Д. Чэдвик ядро құрамына кіретін жаңа бөлшек – нейтронды
ашты.Сөйтіп, кез келген элемент атомның ядросы екі түрлі бөлшектен: про-
тондар мен нейтрондардан тұратыны белгілі болды. Оларды жалпылап нук-
лондар деп атайды, ал тұтас ядроны нуклид дейді.
Ядродағы протондар мен нейтрондардың жалпы санын А әрпімен белгіл-
ейді. А санын массалық сан деп атайды, өйткені атомның массасы негізінен
нуклидте (ядрода), яғни протондар мен нейтрондарда жинақталған. Расында да,
әрбір протон мен нейтронның массасы электронның массасынан 1840 есе- дей
үлкен.
Резерфорд атомының ядролық үлгісі.
Жұқа металл фольгадан - бөлшектердің шашырауы жөніндегі тәжірбиелер-
дің қортындыларының негізінде, Э. Резерфорд атомның ядролық үлгісін ұс-
ынды. Бұл бойынша, атомның сызықтық өлшемі 10 м шамасында.Атом- ның
кішкене бөлігі ядроға, оның барлық оң зарядтары және массасы жинақ- талған.
Ядроның айналасында сызықтық өлшемі 10 м, болатын қашық-
тықта,орбиталар бойымен электрондар айналып жүреді (электронның массасы
сутегі атомының ядросы – протон массасынан 1836,5 есе кіші екенін еске
салайық). Электрондардың массасы ядро массасының өте азғантай үле- сін
құрайды. Атомның статикалық ядролық үлгісі бойынша электрондар қоз- ғалмауы
тиіс, мұның физикалық маңызы жоқ, себебі онда кулондық тарты- лыс күшінің
әсерінен, электрон ядроға бірден құлап түсу керек.Бұлай болмас үшін,
электрондар өздерінің энергиясына қарай, ядроның айналасындағы орбиталармен
қозғалып жүруі қажет. Резерфордтың ұсынған атомның ядро- лық үлгісі,
сырттай қарағанда, күн жүйесіне ұқсайды. Онда жүйенің орта- сында Күн-ядро,
ал оны айнала орбита бойымен ’’ планеталар ’’- электрон- дар қозғалып
жүреді. Сондықтан мұндай үлгіні планетарлық деп атайды. Атомдағы
электрондардың орбиталары стационар, сондықтан атомға орнық-
тылық тән. Мұның дәлелі ретінде, атомның оптикалық сызықтық спектрі болады.
Атомның орнықтылығы ядролық үлгілердің классикалық түсінігімен еш
үйлесімін таппайды. Мысал үшін атомның қарапайым ядролық үлгісі бір ядро
протоннан және бір электроннан тұратын сутегі атомын қарастырайық.
Түсінікті болу шамамен 10 м с тең. Мұндай үдеумен қозғалған
электрон өзін вибр- ратор секілді ұстауы керек. Вибратор үлкен жиілікпен
тербеліп, электромаг- ниттік толқын шығаруы тиіс.
Атомда үдей қозғалған электронның сәуле шығару қуатын да есептеуге
болады. Классикалық көзқарас бойынша, электронның бұлай сәуле шығаруы
үздіксіз болу керек (осыған байланысты электронның энергиясы азаяды).
Сондықтан электрон дөңгелек орбитада қала алмайды, ол шиыршық (спираль)
бойымен қозғалып, ядроға жақындауы керек. Оның жиілігі (демек, оның
электромагниттік толқын шығару жиілігі) үнемі өзгеріп отыруы тиіс. Басқаша
айтқанда, атомның сәуле шығаруы сызықтық емес, үздіксіз спектр болуы керек.
Егер электронды аз жылдамдықпен және үдеумен қозғалады деп есептесек, онда
оның сәуле шығаруы өте аз болғандықтан есепке алмай, соның нәтижесінде
электронның энергиясының азаюы жөніндегі қиыншы- лықтардан да құтылуға
болар еді. Алайда, бұл жағдайда да электрон бәрі-бір ядроға құлап түсер
еді, себебі атомның нақты өзіне тән өлшеміне байланыс- ты, мұндай радиусты
орбитада, өте кішкене жылдамдықпен қозғалатын элек- тронды ұстап тұру
мүмкін емес.
Сонымен классикалық электродинамиканы атомның ядролық үлгісіне қол-
дану, тәжірбиелік деректерде түгелдей дерлік қарсылықтарға әкеп тіреді.
Классикалық теорияларға қарағанда, мына жағдай орын алуы керек:
а) электронның үздіксіз сәуле шығару арқылы энергиясын жоғалтуы және
атомның орнықсыз болуы;
б) тек қана үздіксіз спектрдің болуы, спектрлік сызықтардың болмауы
тиіс.
Шын мәнісінде:
а) атом орнықты жүйе болып саналады;
б) атом энергияны тек белгілі бір жағдайда ғана шығарады;
в) атомның электрон қабаттарының қасиеттеріне және құрылысына қарай,
оның сәуле шығаруы сызықтық спектр болады.
Бұл қорытындылар тек сутегі атомына ғана емес, басқа да атомдарға тән.
Радиактивті сәулелердің пайда болу табиғаты
- сәулеленуі гелий атомдары ядроларының ағыны. - бөлшектерді,
тәжір- биенің көрсетуі бойынша, массалық сандары 200 – ден асатын химиялық
элементтердің изотоптары шығарады. Бұл элементтердің ядроларындағы
нуклондардың байланыс энергиясы периодтық кестенің орта тұсындағы
элементтердің байланыс энергияларынан кіші. Сондықтан олардың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
- бөлшектің табиғатын 1908 жылы Резерфорд көптеген эксперименттік
зерттеулер нәтижесінде анықтады. Альфа – ыдырауы кезінде ядродан өздігінен
- бөлшек – гелий атомының ядросы Не (екі протон және екі нейтрон)
ұшып шығады және жаңа химиялық элементтің туынды ядросы пайда болады.
Альфа – ыдырау кезінде атом ядросы зарядтық саны Z екіге және масса-
лық саны А төртке кем туынды ядроға түрленеді. Жаңа элемент Менделеев
кестесіндегі периодтық жүйенің бас жағына қарай екі орынға ығысады:
Х Ү +Не,
мұндағы Х – аналық ядроның белгісі, Ү – туынды ядроның таңбасы. Гелий
атомының ядросы болып табылатын - бөлшек үшін Не белгісін
пайдалан- дық.
Мысалдар келтірейік. Уран U ядросының - ыдырау
реакциясында туынды ядро торий Th пайда болады:
U Th + He .
Тағы бір - ыдырау реакциясын жазайық:
Ra Rn + He.U нуклиді мен Ra нуклиді
аналық ядро, ал Th пен Rn нуклидтері туынды ядро деп аталады.
Элемент белгісінің үстіңгі жағындағы сандар, яғни массалық сандар
(нуклондар саны) теңдіктің екі жағ- ында да бірдей: 238 = 234 + 4, яғни
массалардың сақталу заңы орындалады. Сол сияқты 92 = 90 + 2 электр
зарядының сақталу заңы да орындалады.
Альфа - бөлшегінің кинетикалық энергиясы, аналық ядроның тыныштық
энергиясының, туынды ядроның тыныштық энергиясы және - бөлшектің
энергиясының қосындысынан артық болуы нәтижесінде шығады. Бұл артық энергия
- бөлшек пен туынды ядроның араларында; олардың массаларына кері
пропорционал болатын жағдайда таралады. Радиоактивті зат шығарған -
бөлшектің энергиясы (жылдамдығы) дәлме – дәл анықталатын болады. Көпшілік
жағдайда, радиоактивті зат энергиялары түрліше болатын бірнеше, бір –
біріне жақын - бөлшектер тобын шығарады. Демек, бұдан туынды яд- ро
қалыпты жағдайда ғана пайда болмайды, ол қозған күйде де пайда болады деп
саналады. Ауыр - радиоактивті ядролардан - бөлшектердің шашы-
рауы жөніндегі тәжірбиелер, ыдырау кезіндегі ұшып шыққан - бөлшектері-
нің энергиясы тосқауылдың биіктігінен анағұрлым аз екендігін көрсетеді.
Классикалық көзқарас бойынша, бөлшектің мұндай тосқауылдан өтіп кетуі
мүмкін емес, яғни бөлшекті тосқауылдың екінші жағында кездестіру ықти –
малдылығы нөлге тең. Ал кванттың механика - бөлшекті толқын ретінде
қарап, оның тосқауылдан өтіп кету ықтималдығы нөлден өзгеше екенін дәл-
елдеген. Бұл туннельдік құбылыс деп аталған.
Аналық ядро ыдырағанда, - бөлшек пен туынды ядро белгілі бір
кинетика- лық энергиямен жан-жаққа шашырай ұшады. Кейбір ыдырауда туынды
ядро қозған күйде болуы мүмкін. Ыдырау энергиясын аналық ядромен байланыс-
қан санақ жүйесінде энергияның сақталу заңын пайдаланып есептеуге бола-
ды. Ыдырау энергиясы Q қозу энергиясы мен кинетикалық энергиялардың
қосындысына тең. Бастапқы энергия аналық ядроның тыныштық энергиясы- на
тең екенін ескерсек, онда
Мс = ( М ─ М) с
+ Q , (1.1)
М ─ аналық, М ─ туынды ядролардың, М─ гелий атомы ядросының
массалары, бұдан ыдырау энергиясын табамыз:
Q = ( М ─ М─ М)
с. (1.2)
Мысалы, уранның -ыдырау кезінде 4 МэВ энергия бөлініп шығады. Атомдық
нөмері Z 82 ауыр ядроларда альфа – ыдырау байқалады. 1.1 – сур- етте
бейнеленгендей - бөлшектің өтімділік қабілеті төмен, ауадағы еркін
жүру жолы небәрі 3-7 см. Қалыңдау қағаз қабатында жұтылады. Иондаушы
қабілеті өте жоғары, сол себепті энергиясын тез жоғалтады.
Заттардан - бөлшектердің шашырауы жөнінде Резерфорд
тәжірбиесі.
1911 ж Э. Резерфорд өте жұқа платина және алтын пластинкалардан - бөл-
шектерінің өтуін зерттеді. Ол қалыңдығы 10- 10 м алтын фольганы
рад- ийден шығатын - бөлшекпен атқылағанда, одан өтіп кететінін
көрді. Тәж- ірбиеден қолданылған - сәулелері оң зарядты, олар кейбір
ауыр элемент- тердің радиактивті ыдырауы кезінде бөлінеді, заряды 2 ─
ге тең (мұндағы
е - электрон зарядына, сан жағынан тең шама); - бөлшегінің массасы
шама- мен сутегі атомының массасынан 4 есе үлкен. Радиактивті
элементтердің ат- омдары шығарған бұл - бөлшектерінің энергиялары да
үлкен. Мысалы, ур- ан энергиясы 4,05 МэВ – тен бастап, 8,78 МэВ – ке
дейінгі - бөлшектерін шығарады. Осындай бөлшектермен Резерфорд және
оның қызметкерлері: Гейгер және Марсден жұқа алтын фольганы атқылап, онан
- бөлшектердің шашырау заңдылығын тағайындады. Тәжірбие кезінде (1.2-
сурет) фольга мен экран арасында қажетті вакуум жасалады. Ол ауа
молекулаларынан қос- ымша шашырауды болдырмауға мүмкіндік тудырады. Демек,
бұл құралдың құрылысы, - бөлшектердің 150- бұрышқа дейін
шашырауын бақылауға мүмкіндік береді (1.3- сурет).
Тәжірбие кезінде,
- бөлшектердің көпшілігі
фольга арқылы өтіп,
бастапқы бағытын сақта-
ды, немесе азғана
бұрышқа бұрылды. Алайда,
кейбір - бөлшектер
үлкен бұрышқа 135-150-
қа бұрылды. Оның бұлай болу себебінен Резерфорд атомның барлық оң зар- яды
ядроға жиналған, ядро атомның аз- ғана бөлігін алып тұрады, ал атом- ның
қалған бөлігі теріс зарядты электрон қабаттарынан тұрады деп түсіндір-
ді.Олай болса, - бөлшектер атомның электрон қабатынан өткенде еш ауыт-
қымайды. Электронның массасы - бөлшектің массасынан әлдеқайда аз,
электронның заряды электрон қабаттарына бірдей таралған, сондықтан -
бөлшектер фольгадан өтіп кетеді.Тек, ядроға жақын келген - бөлшек қана
кенет алғашқы бағытын өзгертеді.
Резерфорд теория жүзінде, кішкене көлемге топтасқан Z - оң зарядты бөл-
шектен тұратын, ядроның кулондық электр өрісіндегі - бөлшектің
қозғалу- ын қарады. Олай болса, бөлшек пен ядро арасында кулондық тебу күші
әсер етуі керек
F ═ ,
(1.3)
мұндағы r – ядро мен - бөлшектің ара қашықтығы, е – электронның заряды
( е ═ 1,6 10 Кл ). А нүктесінде жақын тұрған ядроға, ОА нысаналық
бағ-ыттан, р қашықтыққа - бөлшек жақындап келеді де, кулондық күштің
әсері- нен бұрышқа шашырап, гиперболамен, ВС траекториямен (1.4-сурет
) қозғалады.
Энергия мен импульстің сақталу заңына сүйеніп, 1932 жылы Резерфорд-
тың шәкірті Д. Чэдвик ядро құрамына кіретін жаңа бөлшек – нейтронды
ашты.Сөйтіп, кез келген элемент атомның ядросы екі түрлі бөлшектен: про-
тондар мен нейтрондардан тұратыны белгілі болды. Оларды жалпылап нук-
лондар деп атайды, ал тұтас ядроны нуклид дейді.
Ядродағы протондар мен нейтрондардың жалпы санын А әрпімен белгіл-
ейді. А санын массалық сан деп атайды, өйткені атомның массасы негізінен
нуклидте (ядрода), яғни протондар мен нейтрондарда жинақталған. Расында да,
әрбір протон мен нейтронның массасы электронның массасынан 1840 есе- дей
үлкен.
Резерфорд атомының ядролық үлгісі.
Жұқа металл фольгадан - бөлшектердің шашырауы жөніндегі тәжірбиелер-
дің қортындыларының негізінде, Э. Резерфорд атомның ядролық үлгісін ұс-
ынды. Бұл бойынша, атомның сызықтық өлшемі 10 м шамасында.Атом- ның
кішкене бөлігі ядроға, оның барлық оң зарядтары және массасы жинақ- талған.
Ядроның айналасында сызықтық өлшемі 10 м, болатын қашық-
тықта,орбиталар бойымен электрондар айналып жүреді (электронның массасы
сутегі атомының ядросы – протон массасынан 1836,5 есе кіші екенін еске
салайық). Электрондардың массасы ядро массасының өте азғантай үле- сін
құрайды. Атомның статикалық ядролық үлгісі бойынша электрондар қоз- ғалмауы
тиіс, мұның физикалық маңызы жоқ, себебі онда кулондық тарты- лыс күшінің
әсерінен, электрон ядроға бірден құлап түсу керек.Бұлай болмас үшін,
электрондар өздерінің энергиясына қарай, ядроның айналасындағы орбиталармен
қозғалып жүруі қажет. Резерфордтың ұсынған атомның ядро- лық үлгісі,
сырттай қарағанда, күн жүйесіне ұқсайды. Онда жүйенің орта- сында Күн-ядро,
ал оны айнала орбита бойымен ’’ планеталар ’’- электрон- дар қозғалып
жүреді. Сондықтан мұндай үлгіні планетарлық деп атайды. Атомдағы
электрондардың орбиталары стационар, сондықтан атомға орнық-
тылық тән. Мұның дәлелі ретінде, атомның оптикалық сызықтық спектрі болады.
Атомның орнықтылығы ядролық үлгілердің классикалық түсінігімен еш
үйлесімін таппайды. Мысал үшін атомның қарапайым ядролық үлгісі бір ядро
протоннан және бір электроннан тұратын сутегі атомын қарастырайық.
Түсінікті болу шамамен 10 м с тең. Мұндай үдеумен қозғалған
электрон өзін вибр- ратор секілді ұстауы керек. Вибратор үлкен жиілікпен
тербеліп, электромаг- ниттік толқын шығаруы тиіс.
Атомда үдей қозғалған электронның сәуле шығару қуатын да есептеуге
болады. Классикалық көзқарас бойынша, электронның бұлай сәуле шығаруы
үздіксіз болу керек (осыған байланысты электронның энергиясы азаяды).
Сондықтан электрон дөңгелек орбитада қала алмайды, ол шиыршық (спираль)
бойымен қозғалып, ядроға жақындауы керек. Оның жиілігі (демек, оның
электромагниттік толқын шығару жиілігі) үнемі өзгеріп отыруы тиіс. Басқаша
айтқанда, атомның сәуле шығаруы сызықтық емес, үздіксіз спектр болуы керек.
Егер электронды аз жылдамдықпен және үдеумен қозғалады деп есептесек, онда
оның сәуле шығаруы өте аз болғандықтан есепке алмай, соның нәтижесінде
электронның энергиясының азаюы жөніндегі қиыншы- лықтардан да құтылуға
болар еді. Алайда, бұл жағдайда да электрон бәрі-бір ядроға құлап түсер
еді, себебі атомның нақты өзіне тән өлшеміне байланыс- ты, мұндай радиусты
орбитада, өте кішкене жылдамдықпен қозғалатын элек- тронды ұстап тұру
мүмкін емес.
Сонымен классикалық электродинамиканы атомның ядролық үлгісіне қол-
дану, тәжірбиелік деректерде түгелдей дерлік қарсылықтарға әкеп тіреді.
Классикалық теорияларға қарағанда, мына жағдай орын алуы керек:
а) электронның үздіксіз сәуле шығару арқылы энергиясын жоғалтуы және
атомның орнықсыз болуы;
б) тек қана үздіксіз спектрдің болуы, спектрлік сызықтардың болмауы
тиіс.
Шын мәнісінде:
а) атом орнықты жүйе болып саналады;
б) атом энергияны тек белгілі бір жағдайда ғана шығарады;
в) атомның электрон қабаттарының қасиеттеріне және құрылысына қарай,
оның сәуле шығаруы сызықтық спектр болады.
Бұл қорытындылар тек сутегі атомына ғана емес, басқа да атомдарға тән.
Радиактивті сәулелердің пайда болу табиғаты
- сәулеленуі гелий атомдары ядроларының ағыны. - бөлшектерді,
тәжір- биенің көрсетуі бойынша, массалық сандары 200 – ден асатын химиялық
элементтердің изотоптары шығарады. Бұл элементтердің ядроларындағы
нуклондардың байланыс энергиясы периодтық кестенің орта тұсындағы
элементтердің байланыс энергияларынан кіші. Сондықтан олардың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz