Атом ядросы және элементар бөлшектер физикасы
Кіріспе
I тарау. Атом ядросы және элементар бөлшектер физикасы
1.1. Атом физикасы және тарихы
1.2. Атом ядросы және ядролық күштер туралы түсінік
1.3 Элементар бөлшектер физикасы туралы түсінік
II тарау. Атом ядросын оқып.үйрену әдістемесі
2.1. Орта мектепте «атом ядросының құрылысын» оқыту әдісі
2.2. Атом ядросының массасы және заряды
2.3. Ядролық күштер және атом ядросының байланыс энергиясы
2.4. Ядроның тамшы және қабықша үлгісі. Ядролық реакциялар
III Қорытынды.
V Пайдаланылған әдебиеттер.
I тарау. Атом ядросы және элементар бөлшектер физикасы
1.1. Атом физикасы және тарихы
1.2. Атом ядросы және ядролық күштер туралы түсінік
1.3 Элементар бөлшектер физикасы туралы түсінік
II тарау. Атом ядросын оқып.үйрену әдістемесі
2.1. Орта мектепте «атом ядросының құрылысын» оқыту әдісі
2.2. Атом ядросының массасы және заряды
2.3. Ядролық күштер және атом ядросының байланыс энергиясы
2.4. Ядроның тамшы және қабықша үлгісі. Ядролық реакциялар
III Қорытынды.
V Пайдаланылған әдебиеттер.
XIX ғасырдың 20-30 жылдарында Б.Е.Райков, К.П.Ягодовский түсіндіру, тәжірибелік, зерттеу, зертханалық әдістерін жетілдірді.Оқушылар сөзден, кітаптан, көрнекіліктен, тәжірибелік жұмыстардан білім алады. Осыны ескеріп 20-30 жылдарда Н.М.Верзилин, Е.Я. Голант сөздік, тәжірибелік, көрнекілік әдістерін ұсынады. Қазір компьютерлік жүйелер арқылы білім алу мүмкіндігі бар.
М.А.Данилов (1899-1973), Б.П.Есипов (1899-1967) дидактикалық мақсатқа жету үшін қолданылатын әдістерді топтастырды. Олар: білім алу, іскерлік және дағдыларды қалыптастыру, білімді қолдану, шығармашылық іс-әрекет, бекіту, білім, іскерлік, дағдыларды тексеру. Аталған авторлардың пікірлері бойынша оқыту әдісі - дидактикалық мақсатқа жету үшін оқушылардың іс-әрекетін реттеп, ұйымдастыру тәсілдері. Бұл саралауда әдістер оқытудың алдында тұрған міндеттермен сәйкестендірілген.
И.Я.Лернер, М.Н.Скаткин оқыту әдістерін оқушылардың танымдық жұмыстарының түріне қарай топтастырған. Авторлар балаларға ақыл-ой жұмысының, өз бетімен білім алудың жолдарын көрсетеді.[4]
Дүниенің осы титтей түйірі – болмысты «болдырушы» -атомның өзі де «ғажайып ғаламат» әлем екенін оқушылырға асқақ сезіммен айтып жеткізу қажет.
Атомды жеке әлем деп қарастыру- оның танымдық терең тұңғығынан түбірлі түсініктер әкеледі. Атом ішінде өзіндік өзгерістер, заңдылықтар, процестер өтіп жататындығын, ол үлкен мынау макро әлеміндегі көптеген өзгерістердің өзін де өзгертіп жіберетін құдырет екенін айқындап айтып береміз.Ол- сол әлемнің құдыретті Күні тәрізді, дәл ортасында орналасқан ядроны шыбын құйын шыр көбелек айналып жүретін электрондардан тұратын, не бір ықылым өзгерістер өтіп жатқан бір бұтын жүйе екенін айтуға болады.
М.А.Данилов (1899-1973), Б.П.Есипов (1899-1967) дидактикалық мақсатқа жету үшін қолданылатын әдістерді топтастырды. Олар: білім алу, іскерлік және дағдыларды қалыптастыру, білімді қолдану, шығармашылық іс-әрекет, бекіту, білім, іскерлік, дағдыларды тексеру. Аталған авторлардың пікірлері бойынша оқыту әдісі - дидактикалық мақсатқа жету үшін оқушылардың іс-әрекетін реттеп, ұйымдастыру тәсілдері. Бұл саралауда әдістер оқытудың алдында тұрған міндеттермен сәйкестендірілген.
И.Я.Лернер, М.Н.Скаткин оқыту әдістерін оқушылардың танымдық жұмыстарының түріне қарай топтастырған. Авторлар балаларға ақыл-ой жұмысының, өз бетімен білім алудың жолдарын көрсетеді.[4]
Дүниенің осы титтей түйірі – болмысты «болдырушы» -атомның өзі де «ғажайып ғаламат» әлем екенін оқушылырға асқақ сезіммен айтып жеткізу қажет.
Атомды жеке әлем деп қарастыру- оның танымдық терең тұңғығынан түбірлі түсініктер әкеледі. Атом ішінде өзіндік өзгерістер, заңдылықтар, процестер өтіп жататындығын, ол үлкен мынау макро әлеміндегі көптеген өзгерістердің өзін де өзгертіп жіберетін құдырет екенін айқындап айтып береміз.Ол- сол әлемнің құдыретті Күні тәрізді, дәл ортасында орналасқан ядроны шыбын құйын шыр көбелек айналып жүретін электрондардан тұратын, не бір ықылым өзгерістер өтіп жатқан бір бұтын жүйе екенін айтуға болады.
1. А.Қалығулов. Атомдық физика элементтерін оқыту әдістемесі. Алматы.
Республикалық баспа кабинеті. 1994 ж.
2. Жүсіпқалиева Ғ.Қ. Ядро және элементар бөлшектер физикасы.Орал,2007ж.
3. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына
арналған оқулық./Б.Елеусынов,З.Сыздықбаева т.б.-Алматы:Атамұра,2005ж.
4. Математика және физика:ғылымы-әдістемелік журнал
5. Акитай. Физиканы оқыту әдістемесі.
Республикалық баспа кабинеті. 1994 ж.
2. Жүсіпқалиева Ғ.Қ. Ядро және элементар бөлшектер физикасы.Орал,2007ж.
3. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына
арналған оқулық./Б.Елеусынов,З.Сыздықбаева т.б.-Алматы:Атамұра,2005ж.
4. Математика және физика:ғылымы-әдістемелік журнал
5. Акитай. Физиканы оқыту әдістемесі.
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .
I тарау. Атом ядросы және элементар бөлшектер физикасы
1.1. Атом физикасы және тарихы
1.2. Атом ядросы және ядролық күштер туралы түсінік
1.3 Элементар бөлшектер физикасы туралы түсінік
II тарау. Атом ядросын оқып-үйрену әдістемесі
2.1. Орта мектепте атом ядросының құрылысын оқыту әдісі
2.2. Атом ядросының массасы және заряды
2.3. Ядролық күштер және атом ядросының байланыс энергиясы
2.4. Ядроның тамшы және қабықша үлгісі. Ядролық реакциялар
III Қорытынды.
V Пайдаланылған әдебиеттер.
Кіріспе
XIX ғасырдың 20-30 жылдарында Б.Е.Райков, К.П.Ягодовский түсіндіру,
тәжірибелік, зерттеу, зертханалық әдістерін жетілдірді.Оқушылар сөзден,
кітаптан, көрнекіліктен, тәжірибелік жұмыстардан білім алады. Осыны ескеріп
20-30 жылдарда Н.М.Верзилин, Е.Я. Голант сөздік, тәжірибелік, көрнекілік
әдістерін ұсынады. Қазір компьютерлік жүйелер арқылы білім алу мүмкіндігі
бар.
М.А.Данилов (1899-1973), Б.П.Есипов (1899-1967) дидактикалық
мақсатқа жету үшін қолданылатын әдістерді топтастырды. Олар: білім алу,
іскерлік және дағдыларды қалыптастыру, білімді қолдану, шығармашылық іс-
әрекет, бекіту, білім, іскерлік, дағдыларды тексеру. Аталған авторлардың
пікірлері бойынша оқыту әдісі - дидактикалық мақсатқа жету үшін оқушылардың
іс-әрекетін реттеп, ұйымдастыру тәсілдері. Бұл саралауда әдістер оқытудың
алдында тұрған міндеттермен сәйкестендірілген.
И.Я.Лернер, М.Н.Скаткин оқыту әдістерін оқушылардың танымдық
жұмыстарының түріне қарай топтастырған. Авторлар балаларға ақыл-ой
жұмысының, өз бетімен білім алудың жолдарын көрсетеді.[4]
Дүниенің осы титтей түйірі – болмысты болдырушы -атомның өзі де
ғажайып ғаламат әлем екенін оқушылырға асқақ сезіммен айтып жеткізу
қажет.
Атомды жеке әлем деп қарастыру- оның танымдық терең тұңғығынан түбірлі
түсініктер әкеледі. Атом ішінде өзіндік өзгерістер, заңдылықтар, процестер
өтіп жататындығын, ол үлкен мынау макро әлеміндегі көптеген өзгерістердің
өзін де өзгертіп жіберетін құдырет екенін айқындап айтып береміз.Ол- сол
әлемнің құдыретті Күні тәрізді, дәл ортасында орналасқан ядроны шыбын
құйын шыр көбелек айналып жүретін электрондардан тұратын, не бір ықылым
өзгерістер өтіп жатқан бір бұтын жүйе екенін айтуға болады.
Бұл айтылғандарды қуаттай түсетін сол сыпатына яғны кішкентай атом
әлемнің арқауы нағыз қаңыраған бостық екені тартымды түрде сипатталуы
қажет.
Атом деп аталатын айрықша алып әлемнің негізгі құраушылары –ядро мен
электрондар бүкіл атом кеңістігінің мың да емес, миллиард та
емес,биллианнан бір бөлігін ғана алып тұрады екен.
I тарау. Атом ядросы және элементар бөлшектер физикасы
1.1. Атом физикасы және тарихы
Атом грекше бөлінбейтін деген мағынаны білдіреді.Атомның
бөлінбейтіндігі жөніндегі түсінік XIXғ. яғына дейін дерлік болып келді.
Ал физиканың одан әрі дамуы бұл түсінікке көзқарасты бүтіндей өзгертті. XIX
ғ.басында электро магниттік кұбылыстардың зерттеулері атомның күр делі
екенін көрсетті.
Атом оң және теріс электр заряды бар бөлшектерден кұрылады. Басында
теріс зарядталған элементар бөлшектер -электрондар бар екені, одан кейін
атом кұрылымында оң зарядталған элементар бөлшектер - протондар ашылды.
Әсіресе атом жөніндегі ілімнің дамуына XIX ғ. аяғында француз ғалымы
Беккерель ашкан радио активтік кұбылыстың маңызы өте зор болды. Беккерель
уран тұзын фотопленканың үстіне койып караңғы жерге орналастырған, бірнеше
уакыттан кейін фотопленкада уран тұзының кескіні калған.Жаңадан ашылған
сәулелер рентген сәулелері сияқты түрлі заттардан,соның ішінде жұқа
металдан өтетін болған. Беккерельден көп кешікпей осындай урандык
сәулелер сияқты ерекше сәулелер
басқа заттардан шығатыны табылған. Бұндай сәулерді шығаратын заттарды
радиоактивті заттар деп, ал осындай сәулелер шығару қасиетін
радиоактивтілік деп атаған. Радиоактивтікті жан-жақты
зерттеген Мария және Пьер Кюрилер.
Резерфорд радиоактивті сәулелер ,сәулелер түрінде
шығатынын тәжірибе жүзінде көрсетті. Көптеген тәжірибелердің нәтижелерін
талдай келіп, Резерфорд 1911ж. атомның өз моделін ұсынған. Бұл модель
бойынша атом оң зарядталған ядродан кұрылады және ядро атомының өте
кішкентай бөлігін алып тұрады. Ядроның диаметрісм, атом диаметрі
см.Және бұл модель бойынша ядроның айналасында электрондар
орналасқан.Атомның мұндай моделін планетарлық модель деп атайды.
Классикалық электродинамиканың зандылықтары бойынша зарядталған бөлшек
қозғалған кезде зарадтың электромагниттік өрісі өзгереді. Яғни үдемелі
козғалыстағы электр заряды электромагниттік толқын шығарады. Электрон да
ядроны айналып тұрғанда электромагниттік толқындар шығарады. Сол кезде атом
энергиясы жойылады, электронның айналу радиусы азайып. Ядроға құлау керек.
Бұдан атом моделі тұрақсыз деуге болады. Бірақ көптеген тәжірибелерден атом
орнықты екені көрінеді.
1913ж. Дания физигі Н.Бор бұны былай жориды. Атом белгілі бір
стационарлы күйде болады және осы станционар күйде болғанда атом энергия
шығармайды да жұтпайды. Осы күйлердің біреуінде тұрған электрондар
стационар орбтитасыменайналады.Сонда электрон электро магниттік толқын
шығармайды. Сәулелердің шығуы мен жұтылуы 1-ші стацинар орбитадан көшкен
кезде болады. Мұндай көшу кезінде электромагниттік энергиясы бар фотон шыға
ды және жұтылады.[2]
Атомның еш қайшылыктар туғызбайтын үлгісін жасаудың барлығы классикалық
физиканың ескеруі мүмкін емес, атомдағы электронның корпускулалы-толқындык
қасиетіне келіп сәтсіздікке ұшырады. Сондықтан атомның кванттық-механикалық
үлгісін жасау үшін тәжірибе жүзінде жинақталған нәтижелерді пайдаланамыз:
атом оң зарядталган массивті ядродан және электрондық қабықшадан тұрады.
Электрондық қабықша қатаң тәртіптегі энергетикалық күйде болады.
Өлшемдерінің кішкентай, ал массасының үлкен болуына байланысты атом
ядросын атомның массалар центріндегі тыныштықтагы нүкте деп жуьқтап аламыз.
Және атомды қозғалмайтын центрді айналатын N электрондар жүйесі ретінде
қарастыруға болады. Мүндай жүйенің Е толық энергиясы барлық электрондардың
Ек кинетикалық энергияларыньщ жөне оларды ядро тартуы мен тебуінің Еп
потенциалды энергиясының косындысына тең. Қарапайым түрі - сутегі атомы
-заряды –е бір электрон заряды + е ядро айналасында қозғалады.
Мұндай атомдағы электронның кинетикалык энергиясы:
(1)
мұнда m — масса, V - жылдамдық,р=mv – электрон импульсі.
Атомның потенциалды энергиясы
(2)
электронның ядродан г қашықтығына ғана байланысты. Еп(г) функциясы
графиктік түрде электрон ядроға жақындағанда, яғни г кемісе шексіз кемитін
(абсолют шамасы жағынын өсетін) сызықпен бейнеленеді(1-сурет).
-нің болғандағы шамасын нөл деп аламыз.
Егер толык энергия Е=Ек + Еп 0 болса, онда электронның қозғалысы
байланған болады: электрон қозғалысы г=гмакс кеңістікте шектелген, мұнда
электронның кинетикалык энергиясы нөлге тең де, ал толық энергия гмакс-дағы
потенциалды энергияға тең:
Е = Ек + Еп 0 болса, электрон еркін қозғалысқа түседі. Ол кеңістікте
энергиямен қозғала алады,
яғни Е 0 болса сутегі атомы Н+ оң ион болады.
Атом кванттық жүйе болып табылады жөне квантты-механикалық заңдарға
бағынады; оның негізгі сипаттамасы - Е толық ішкі энергиясы. Е дискретті
катардың бір ғана мәніне ие бола алады:
Атом Е-нің аралық мәндеріне ие бола алмайды. Е-нің әрбір "рұқсат"
етілген квантталған мәніне атомның бір немесе бірнеше стационар (уақыт
бойынша өзгермейтін) кванттық күйі сәйкес келеді. Атомның энергиясы
секірмелі түрде, атом бір стационар кванттык күйден келесі күйге өткенде
ғана өзгереді. Атом энергиясының мүмкін болатын мәндерін сызбада энергия
деңгейі түрінде бейнелейді - "рүқсат" етілген энергиялар айырымына тең
кашықтыктарда жүргізілген горизонталь сызықтар (1,ә-сурет). Ең аз мүмкін
энергияға сөйкес Е1 күйін негізгі, калғандарын (Еп Е1, n = 2,3,...)
-қоздырылған күй деп атайды. Келесі күйге өту үшін атомды қоздыру, яғни
сырттан Еп – Е1 энергия беру қажет.
Атом энергияларының квантталған мәндерінің болуы электрондардың толқындық
қасиетіне байланысты. Кванттық механика бойынша импульсі р микробөлшек
козғалысына
толқын үзындығы сөйкес келеді, сутегі атомындағыэлектрон үшін
м, яғни атомның сызықты өлшемдерімен барабар. Атомдағы электронның
байланған қозғалысы (Е 0) тұрғын толқын ға үқсас, материалдық нүктенің
траектория бойымен қозғалысы орнына оны күрделі тербелмелі процесс ретінде
карастыру кажет. Тұрғын толқын үшін шектелген көлемде толқын
ұзындығының белгілі бір шамалары ғана мүмкін болады. -нің белгілі
шамаларына р импульстың және Е энергияның белгілі шамалары сәйкес келеді,
Атомнан шыққан электрондардың еркін козғалысы шексіз көлемде қума
толқынның таралуына ұқсайды, кез келген мәнге ие, оның энергиясы
квантгалмайды, басқаша айтқанда үздіксіз энергетикалық спектрге ие болады.
Энергияның мұңдай үздіксіз тізбегі иондалған атомға тән, яғни Е 0.
= 0 атомның шекарасына сәйкес келеді, ал - Е1 — айырмасы негізгі
күйдегі иондалу энергиясына (сутегі үшін Е ион = 13,6 эВ) тен
болады.
Фотоәффектінің екінші заңын еске алсак, онда әрбір зат үшін ең аз жиілік
болады, сол жіліктен бастап фотоэффект басталады дегенбіз.Быздың жаңа
көзқарастарымызға байланысты фотоэффекттіге жалпы түрде атомның фотонмен
әсерлесуі кезіндегі иондалуі немесе атомның фотоиондалуы деп анықтама бере
аламыз.
Егер бұл кезде фотоэлектрон ортадан шығып кетсе, онда сыртқы фотоэффект
делінеді, оның заңдарымен таныстық.Егер фотоэлектрон ортада қалса,онда ол
еркін өткізгіш электронға айналады.Мұндай фотоэффект ішкі фотоэффект
делінеді, ол негізін фоторезистерлер секілді жұмыс жасайтын (жарықтанылу
көп болған сайын кедергі кеміді және ток артады) жартылай өткізгіштерде
байқалады.[3]
1.2. Атом ядросы және ядролық күштер туралы түсінік
Ағылшын ғалымы Мозли ядроның электрлік заряды элементтердің
периодтық жүйесіндегі Z реттік нөмірге тең екенін тәжирібе жүзінде анық
тағаннан кейін ған, Резерфордың замандастары оның атомда үлкен оң заряд ты
ядросы бар деген қорытындысын мойындады.Атом ядросы ашылған кезде тек екі
элементар бөлшек: электрон және протон белгілі болған. Ағылшын физигі
Чедвик электр заряды жоқ жаңа бөлшек – нейтронды ашқаннан кейін ғана ядро
құрамын түсіндіру мүмкін болды.
Ядролық физикада массаның жаңа өлшем бірлігі- массаның атомдық бірлігі-
массаның атомдық бірлігі (м.а.б.) деген шама қолданылады. 1 м.а.б.
=1,6605402* кг.Бұл бірліктерде микробөлшектердің массалары айқын
көрінеді, өйткені протонның массасы m=1,007276 м.а.б., ал нейтронның
массасы м.а.б. Жаңа өлшем бірлікте нейтрон массасының протон
массасынан артық екенін көруге болады. Егер шамаларды кг-мен
салыстырса, онда бұл макродүние үшін ескермеуге болатын кішкентай
айырмашылық болса, ал ол микродүниеде маңызды орын алады (мысалы, ядро
тұрақтылығын анықтағанда).
Нейтрон ашылғаннан кейін, орыс ғалымы Иваненко атом ядроларының протонды-
нейтрондық құрылысы жайлы гипотезаны ұсынды, ал неміс физигі Гейзенберг бұл
идеяны әрі қарай дамытты. Кейінірек Иваненко мен Гейзенберг болжамдары
тәжірибе жүзінде дәлелденді.
Протондар мен нейтрондар — бұл массалары шамалас, өзара түрленуге
қабілетті элементар бөлшектер. Осыған байланысты оларды нуклондар деп
атайды. Қазіргі физикада атом ядролары нуклондардан түрады деп қабылданған.
Атом ядроларын сипаттайтын бірнеше белгілеулер енгізілген. Атом
ядросының құрамындағы протондар саны Z деп белгіленеді, бұл зарядтың сан
немесе атомның реттік нөмірі (Менделеевтің периодтық жүйесіндегі элементтің
реттік нөмірі). Ядро заряды Zе-ге тең, мұндағы е-элементар заряд (немесе
электрон заряды).
Нейтрондар саны N деп белгіленеді. Жалпы нуклондар саны (яғни протондар
мен нейтрондар саны) А массалық сан деп аталады:
А = Z +N
Химиялық элементтердің ядроларын деп белгілейді, мүндагыХ -
химиялық элементтің символдык белгіленуі, А - оның массалық саны, ал Z -
зарядтық саны.
Мысалы, - сутегі, 2Не4 - гелий, 8016 - оттегі, 6С12 - көміртегі.
Бірдей химиялық элементтің ядролары нейтрондар санымен өзгешеленуі
мүмкін. Мұндай ядролар изотоптар деп аталады. Көптеген химиялық
элементтердің бірнеше изотоптары бар. Мысалы, сутегінде үш изотоп:
- қарапайым сутегі, - дейтерий және - тритий.
Радиактивтілік құбылысын түсіндіру, жасанды радиактивтілік пен ядролық
реакциялардың ашылуы, атом ядроларының зарядтарын өлшеу және т. б. атом
ядроларының құрылысы атомның өзі сияқты күрделі деген идеяға әкелді.
Нуклондарды ядрода ұстап тұратын күштер нуклондардың арасындағы өте
күшті әсерлесуге байланысты пайда болады және ол ядролық күштер деп
аталады.
Ядролық күштер ядро түрақтылығын қамтамасыз етеді. Егер олай болмағанда,
біз кешке бір заттан жасалған нәрсені қойып, таңертең түрғанда оның орнына
басқа заттан жасалған нәрсені алар едік. Бұлай болмағандықтан ядро тұрақты
деп айта аламыз.
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .
I тарау. Атом ядросы және элементар бөлшектер физикасы
1.1. Атом физикасы және тарихы
1.2. Атом ядросы және ядролық күштер туралы түсінік
1.3 Элементар бөлшектер физикасы туралы түсінік
II тарау. Атом ядросын оқып-үйрену әдістемесі
2.1. Орта мектепте атом ядросының құрылысын оқыту әдісі
2.2. Атом ядросының массасы және заряды
2.3. Ядролық күштер және атом ядросының байланыс энергиясы
2.4. Ядроның тамшы және қабықша үлгісі. Ядролық реакциялар
III Қорытынды.
V Пайдаланылған әдебиеттер.
Кіріспе
XIX ғасырдың 20-30 жылдарында Б.Е.Райков, К.П.Ягодовский түсіндіру,
тәжірибелік, зерттеу, зертханалық әдістерін жетілдірді.Оқушылар сөзден,
кітаптан, көрнекіліктен, тәжірибелік жұмыстардан білім алады. Осыны ескеріп
20-30 жылдарда Н.М.Верзилин, Е.Я. Голант сөздік, тәжірибелік, көрнекілік
әдістерін ұсынады. Қазір компьютерлік жүйелер арқылы білім алу мүмкіндігі
бар.
М.А.Данилов (1899-1973), Б.П.Есипов (1899-1967) дидактикалық
мақсатқа жету үшін қолданылатын әдістерді топтастырды. Олар: білім алу,
іскерлік және дағдыларды қалыптастыру, білімді қолдану, шығармашылық іс-
әрекет, бекіту, білім, іскерлік, дағдыларды тексеру. Аталған авторлардың
пікірлері бойынша оқыту әдісі - дидактикалық мақсатқа жету үшін оқушылардың
іс-әрекетін реттеп, ұйымдастыру тәсілдері. Бұл саралауда әдістер оқытудың
алдында тұрған міндеттермен сәйкестендірілген.
И.Я.Лернер, М.Н.Скаткин оқыту әдістерін оқушылардың танымдық
жұмыстарының түріне қарай топтастырған. Авторлар балаларға ақыл-ой
жұмысының, өз бетімен білім алудың жолдарын көрсетеді.[4]
Дүниенің осы титтей түйірі – болмысты болдырушы -атомның өзі де
ғажайып ғаламат әлем екенін оқушылырға асқақ сезіммен айтып жеткізу
қажет.
Атомды жеке әлем деп қарастыру- оның танымдық терең тұңғығынан түбірлі
түсініктер әкеледі. Атом ішінде өзіндік өзгерістер, заңдылықтар, процестер
өтіп жататындығын, ол үлкен мынау макро әлеміндегі көптеген өзгерістердің
өзін де өзгертіп жіберетін құдырет екенін айқындап айтып береміз.Ол- сол
әлемнің құдыретті Күні тәрізді, дәл ортасында орналасқан ядроны шыбын
құйын шыр көбелек айналып жүретін электрондардан тұратын, не бір ықылым
өзгерістер өтіп жатқан бір бұтын жүйе екенін айтуға болады.
Бұл айтылғандарды қуаттай түсетін сол сыпатына яғны кішкентай атом
әлемнің арқауы нағыз қаңыраған бостық екені тартымды түрде сипатталуы
қажет.
Атом деп аталатын айрықша алып әлемнің негізгі құраушылары –ядро мен
электрондар бүкіл атом кеңістігінің мың да емес, миллиард та
емес,биллианнан бір бөлігін ғана алып тұрады екен.
I тарау. Атом ядросы және элементар бөлшектер физикасы
1.1. Атом физикасы және тарихы
Атом грекше бөлінбейтін деген мағынаны білдіреді.Атомның
бөлінбейтіндігі жөніндегі түсінік XIXғ. яғына дейін дерлік болып келді.
Ал физиканың одан әрі дамуы бұл түсінікке көзқарасты бүтіндей өзгертті. XIX
ғ.басында электро магниттік кұбылыстардың зерттеулері атомның күр делі
екенін көрсетті.
Атом оң және теріс электр заряды бар бөлшектерден кұрылады. Басында
теріс зарядталған элементар бөлшектер -электрондар бар екені, одан кейін
атом кұрылымында оң зарядталған элементар бөлшектер - протондар ашылды.
Әсіресе атом жөніндегі ілімнің дамуына XIX ғ. аяғында француз ғалымы
Беккерель ашкан радио активтік кұбылыстың маңызы өте зор болды. Беккерель
уран тұзын фотопленканың үстіне койып караңғы жерге орналастырған, бірнеше
уакыттан кейін фотопленкада уран тұзының кескіні калған.Жаңадан ашылған
сәулелер рентген сәулелері сияқты түрлі заттардан,соның ішінде жұқа
металдан өтетін болған. Беккерельден көп кешікпей осындай урандык
сәулелер сияқты ерекше сәулелер
басқа заттардан шығатыны табылған. Бұндай сәулерді шығаратын заттарды
радиоактивті заттар деп, ал осындай сәулелер шығару қасиетін
радиоактивтілік деп атаған. Радиоактивтікті жан-жақты
зерттеген Мария және Пьер Кюрилер.
Резерфорд радиоактивті сәулелер ,сәулелер түрінде
шығатынын тәжірибе жүзінде көрсетті. Көптеген тәжірибелердің нәтижелерін
талдай келіп, Резерфорд 1911ж. атомның өз моделін ұсынған. Бұл модель
бойынша атом оң зарядталған ядродан кұрылады және ядро атомының өте
кішкентай бөлігін алып тұрады. Ядроның диаметрісм, атом диаметрі
см.Және бұл модель бойынша ядроның айналасында электрондар
орналасқан.Атомның мұндай моделін планетарлық модель деп атайды.
Классикалық электродинамиканың зандылықтары бойынша зарядталған бөлшек
қозғалған кезде зарадтың электромагниттік өрісі өзгереді. Яғни үдемелі
козғалыстағы электр заряды электромагниттік толқын шығарады. Электрон да
ядроны айналып тұрғанда электромагниттік толқындар шығарады. Сол кезде атом
энергиясы жойылады, электронның айналу радиусы азайып. Ядроға құлау керек.
Бұдан атом моделі тұрақсыз деуге болады. Бірақ көптеген тәжірибелерден атом
орнықты екені көрінеді.
1913ж. Дания физигі Н.Бор бұны былай жориды. Атом белгілі бір
стационарлы күйде болады және осы станционар күйде болғанда атом энергия
шығармайды да жұтпайды. Осы күйлердің біреуінде тұрған электрондар
стационар орбтитасыменайналады.Сонда электрон электро магниттік толқын
шығармайды. Сәулелердің шығуы мен жұтылуы 1-ші стацинар орбитадан көшкен
кезде болады. Мұндай көшу кезінде электромагниттік энергиясы бар фотон шыға
ды және жұтылады.[2]
Атомның еш қайшылыктар туғызбайтын үлгісін жасаудың барлығы классикалық
физиканың ескеруі мүмкін емес, атомдағы электронның корпускулалы-толқындык
қасиетіне келіп сәтсіздікке ұшырады. Сондықтан атомның кванттық-механикалық
үлгісін жасау үшін тәжірибе жүзінде жинақталған нәтижелерді пайдаланамыз:
атом оң зарядталган массивті ядродан және электрондық қабықшадан тұрады.
Электрондық қабықша қатаң тәртіптегі энергетикалық күйде болады.
Өлшемдерінің кішкентай, ал массасының үлкен болуына байланысты атом
ядросын атомның массалар центріндегі тыныштықтагы нүкте деп жуьқтап аламыз.
Және атомды қозғалмайтын центрді айналатын N электрондар жүйесі ретінде
қарастыруға болады. Мүндай жүйенің Е толық энергиясы барлық электрондардың
Ек кинетикалық энергияларыньщ жөне оларды ядро тартуы мен тебуінің Еп
потенциалды энергиясының косындысына тең. Қарапайым түрі - сутегі атомы
-заряды –е бір электрон заряды + е ядро айналасында қозғалады.
Мұндай атомдағы электронның кинетикалык энергиясы:
(1)
мұнда m — масса, V - жылдамдық,р=mv – электрон импульсі.
Атомның потенциалды энергиясы
(2)
электронның ядродан г қашықтығына ғана байланысты. Еп(г) функциясы
графиктік түрде электрон ядроға жақындағанда, яғни г кемісе шексіз кемитін
(абсолют шамасы жағынын өсетін) сызықпен бейнеленеді(1-сурет).
-нің болғандағы шамасын нөл деп аламыз.
Егер толык энергия Е=Ек + Еп 0 болса, онда электронның қозғалысы
байланған болады: электрон қозғалысы г=гмакс кеңістікте шектелген, мұнда
электронның кинетикалык энергиясы нөлге тең де, ал толық энергия гмакс-дағы
потенциалды энергияға тең:
Е = Ек + Еп 0 болса, электрон еркін қозғалысқа түседі. Ол кеңістікте
энергиямен қозғала алады,
яғни Е 0 болса сутегі атомы Н+ оң ион болады.
Атом кванттық жүйе болып табылады жөне квантты-механикалық заңдарға
бағынады; оның негізгі сипаттамасы - Е толық ішкі энергиясы. Е дискретті
катардың бір ғана мәніне ие бола алады:
Атом Е-нің аралық мәндеріне ие бола алмайды. Е-нің әрбір "рұқсат"
етілген квантталған мәніне атомның бір немесе бірнеше стационар (уақыт
бойынша өзгермейтін) кванттық күйі сәйкес келеді. Атомның энергиясы
секірмелі түрде, атом бір стационар кванттык күйден келесі күйге өткенде
ғана өзгереді. Атом энергиясының мүмкін болатын мәндерін сызбада энергия
деңгейі түрінде бейнелейді - "рүқсат" етілген энергиялар айырымына тең
кашықтыктарда жүргізілген горизонталь сызықтар (1,ә-сурет). Ең аз мүмкін
энергияға сөйкес Е1 күйін негізгі, калғандарын (Еп Е1, n = 2,3,...)
-қоздырылған күй деп атайды. Келесі күйге өту үшін атомды қоздыру, яғни
сырттан Еп – Е1 энергия беру қажет.
Атом энергияларының квантталған мәндерінің болуы электрондардың толқындық
қасиетіне байланысты. Кванттық механика бойынша импульсі р микробөлшек
козғалысына
толқын үзындығы сөйкес келеді, сутегі атомындағыэлектрон үшін
м, яғни атомның сызықты өлшемдерімен барабар. Атомдағы электронның
байланған қозғалысы (Е 0) тұрғын толқын ға үқсас, материалдық нүктенің
траектория бойымен қозғалысы орнына оны күрделі тербелмелі процесс ретінде
карастыру кажет. Тұрғын толқын үшін шектелген көлемде толқын
ұзындығының белгілі бір шамалары ғана мүмкін болады. -нің белгілі
шамаларына р импульстың және Е энергияның белгілі шамалары сәйкес келеді,
Атомнан шыққан электрондардың еркін козғалысы шексіз көлемде қума
толқынның таралуына ұқсайды, кез келген мәнге ие, оның энергиясы
квантгалмайды, басқаша айтқанда үздіксіз энергетикалық спектрге ие болады.
Энергияның мұңдай үздіксіз тізбегі иондалған атомға тән, яғни Е 0.
= 0 атомның шекарасына сәйкес келеді, ал - Е1 — айырмасы негізгі
күйдегі иондалу энергиясына (сутегі үшін Е ион = 13,6 эВ) тен
болады.
Фотоәффектінің екінші заңын еске алсак, онда әрбір зат үшін ең аз жиілік
болады, сол жіліктен бастап фотоэффект басталады дегенбіз.Быздың жаңа
көзқарастарымызға байланысты фотоэффекттіге жалпы түрде атомның фотонмен
әсерлесуі кезіндегі иондалуі немесе атомның фотоиондалуы деп анықтама бере
аламыз.
Егер бұл кезде фотоэлектрон ортадан шығып кетсе, онда сыртқы фотоэффект
делінеді, оның заңдарымен таныстық.Егер фотоэлектрон ортада қалса,онда ол
еркін өткізгіш электронға айналады.Мұндай фотоэффект ішкі фотоэффект
делінеді, ол негізін фоторезистерлер секілді жұмыс жасайтын (жарықтанылу
көп болған сайын кедергі кеміді және ток артады) жартылай өткізгіштерде
байқалады.[3]
1.2. Атом ядросы және ядролық күштер туралы түсінік
Ағылшын ғалымы Мозли ядроның электрлік заряды элементтердің
периодтық жүйесіндегі Z реттік нөмірге тең екенін тәжирібе жүзінде анық
тағаннан кейін ған, Резерфордың замандастары оның атомда үлкен оң заряд ты
ядросы бар деген қорытындысын мойындады.Атом ядросы ашылған кезде тек екі
элементар бөлшек: электрон және протон белгілі болған. Ағылшын физигі
Чедвик электр заряды жоқ жаңа бөлшек – нейтронды ашқаннан кейін ғана ядро
құрамын түсіндіру мүмкін болды.
Ядролық физикада массаның жаңа өлшем бірлігі- массаның атомдық бірлігі-
массаның атомдық бірлігі (м.а.б.) деген шама қолданылады. 1 м.а.б.
=1,6605402* кг.Бұл бірліктерде микробөлшектердің массалары айқын
көрінеді, өйткені протонның массасы m=1,007276 м.а.б., ал нейтронның
массасы м.а.б. Жаңа өлшем бірлікте нейтрон массасының протон
массасынан артық екенін көруге болады. Егер шамаларды кг-мен
салыстырса, онда бұл макродүние үшін ескермеуге болатын кішкентай
айырмашылық болса, ал ол микродүниеде маңызды орын алады (мысалы, ядро
тұрақтылығын анықтағанда).
Нейтрон ашылғаннан кейін, орыс ғалымы Иваненко атом ядроларының протонды-
нейтрондық құрылысы жайлы гипотезаны ұсынды, ал неміс физигі Гейзенберг бұл
идеяны әрі қарай дамытты. Кейінірек Иваненко мен Гейзенберг болжамдары
тәжірибе жүзінде дәлелденді.
Протондар мен нейтрондар — бұл массалары шамалас, өзара түрленуге
қабілетті элементар бөлшектер. Осыған байланысты оларды нуклондар деп
атайды. Қазіргі физикада атом ядролары нуклондардан түрады деп қабылданған.
Атом ядроларын сипаттайтын бірнеше белгілеулер енгізілген. Атом
ядросының құрамындағы протондар саны Z деп белгіленеді, бұл зарядтың сан
немесе атомның реттік нөмірі (Менделеевтің периодтық жүйесіндегі элементтің
реттік нөмірі). Ядро заряды Zе-ге тең, мұндағы е-элементар заряд (немесе
электрон заряды).
Нейтрондар саны N деп белгіленеді. Жалпы нуклондар саны (яғни протондар
мен нейтрондар саны) А массалық сан деп аталады:
А = Z +N
Химиялық элементтердің ядроларын деп белгілейді, мүндагыХ -
химиялық элементтің символдык белгіленуі, А - оның массалық саны, ал Z -
зарядтық саны.
Мысалы, - сутегі, 2Не4 - гелий, 8016 - оттегі, 6С12 - көміртегі.
Бірдей химиялық элементтің ядролары нейтрондар санымен өзгешеленуі
мүмкін. Мұндай ядролар изотоптар деп аталады. Көптеген химиялық
элементтердің бірнеше изотоптары бар. Мысалы, сутегінде үш изотоп:
- қарапайым сутегі, - дейтерий және - тритий.
Радиактивтілік құбылысын түсіндіру, жасанды радиактивтілік пен ядролық
реакциялардың ашылуы, атом ядроларының зарядтарын өлшеу және т. б. атом
ядроларының құрылысы атомның өзі сияқты күрделі деген идеяға әкелді.
Нуклондарды ядрода ұстап тұратын күштер нуклондардың арасындағы өте
күшті әсерлесуге байланысты пайда болады және ол ядролық күштер деп
аталады.
Ядролық күштер ядро түрақтылығын қамтамасыз етеді. Егер олай болмағанда,
біз кешке бір заттан жасалған нәрсені қойып, таңертең түрғанда оның орнына
басқа заттан жасалған нәрсені алар едік. Бұлай болмағандықтан ядро тұрақты
деп айта аламыз.
... 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