2-курс Физика

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGITOSHKENT DAVLAT SHARQSHUNOSLIK UNIVERSITETI AKADEMIK LITSEYI

Fizika fanidan
2-kurs o’quvchilari uchun
(Nazariy)
DARS ISHLANMA

O’qituvchi: Jurayeva X.T

Reja:
Atom yadrosining tarkibi.
Izotoplar.
Massa difekti

1. Atom tuzilishi to`g`risida Tomson modeli hamda Rezerford tomonidan taklif etilgan planetar modelni tushuntiring.
2. Atom o`lchami, yadro o`lchami haqida ma`lumot bering.
3. Borning kvant postulotlarini aytib bering va bu postulatlar nima uchun berildi?
4. Atom nurlanayotganda sochilayotgan yorug`lik chastotasini topish formulasini yozing.

Atom yadrosi fizikasi taraqqiyotida 1932 yil neytronning kashf etilishi muhim kashfiyot bo`ldi. Neytronni 1932 yil ingliz fizigi D. CHedvik kashf etdi. U berilliyni α-zarrachalar bilan bombardimon qildi. Bu holda berilliydan α-zarra ta`sirida qandaydir og`ir zarralar uchib chiqdi. Bu zarralarning kiruvchanlik qobiliyati katta bo`lgan va gazni ionlashtirmagani uchun ular elektr jihatidan neytraldir degan xulosa keldi, ya`ni zarraga neytron deb nom berdi. Bu zarra mavjudligini Rezerford 10 yil avval aytib o`tgan edi. Neytron bilan to`qnashgan yadrolarning energiyasiga va impulsiga qarab neytronning massasi aniqlandi.

Neytron massasi proton massasidan salgina katta, ya`ni
mn=1838,6 elektron massasiga
mr=1836,1 elektron massasiga teng
α-zarralar berilliy yadrosi bilan to`qnashganda quyidagi reaksiya sodir bo`ladi.
-neytronning belgisi bo`lib, uning zaryadi nolga teng, massasi esa taxminan 1ga teng.

Radiaktivlik xodisasini o`rganish atom yadrolari tarkibiga oid muhim kashfiyotlarga olib keldi.
Radioaktiv elementlarini kuzatish natijasida turlicha radioaktivlik hodisasiga ega bo`lgan, lekin kimyoviy xossalari bir xil bo`lgan moddalar bor ekanligi ma`lum bo`ldi. 1911 yilda Soddi ximiyaviy xossalari bir xil bo`lgan, biroq radioaktivligi bilan farq qiladigan elementlar mavjud bo`lsa kerak degan taxmin qildi. Bu elementlarni Mendeleevning davriy sistemasida ayni bir katakka joylashtirish kerak. Soddi ularni izotoplar (davriy sistemada bir joyni egallovchi elementlar) deb atadi.
Soddining bu taxmini bir yil o`tgandan so`ng, Tomson neon ionlarning massasini ularning elektr va magnit maydonlarida og`dirish yo`li bilan aniq o`lchashga doir tajribalar qilayotganda ajoyib tarzda tasdiqladi va yanada chuqur mazmunga ega bo`ldi. Tomson neon ikki nav atomlarining aralashmasidan iborat ekanligini payqadi. Ularni katta qismini nisbiy atom massasi 20 ga teng ekan. Biroq nisbiy atom massasi 22 ga teng bo`lgan atomlar ham bir oz ekan. Natijada aralashmaning nisbiy atom massasi 20,2 teng bo`lar ekan. Ayni bir kimyoviy xossaga ega bo`lgan atomlar massalari bilan farq qilar ekan. Tabiiyki, neonning ikkala navi ham Mendeleev jadvalida ayni bir o`rinni egallaydi va binobarin, ular izotoplardir. SHunday qilib, izotoplar faqat o`zlarining radioaktiv xossalari bilangina emas, balki massalari bilan ham farq qilar ekan.

Yadroning proton-neytron modeli. Chedvik tajribalarida neytron kashf etilgandan keyin 1932 yili rus fizigi D.D. Ivanenko va nemis olimi V.Geyzenberg yadroning proton-neytron modelini kashf qildilar. Bu model yadro aylanishlariga tegishli kelgusi tadqiqotlarda tasdiqlandi va hozirgi vaqtda hech shubhasisdir.
Proton-neytronli modelga ko`ra, yadrolar 2 nav elementar zarralardan: protonlar va neytronlardan tarkib topgan.
Atom butunicha olib qaraganda neytral, chunki yadrodagi protonlar soni elektron zaryadining moduliga teng. Binobarin, yadrodagi protonlar soni elementining Mendeleev jadvalidagi atom nomeri Z ga teng. Yadrodagi Z protonlar va N neytronlar sonining yig`indisi massasi soni deb ataladi va A harfi bilan belgilaniladi:
A=Z/N
Proton bilan neytrnning massalari bir-biriga yaqin va ularning har biri atom massa birligiga tarkiban teng. Izotoplar Z qiymatlari ayni bir xil, biroq A massa soni turlicha, ya`ni N neytronlari soni turlicha bo`lgan yadrolardir.

Yadro juda barqaror, binobarin proton va neytronlar yadro ichida qandaydir juda katta kuch bilan tutib turiladi. Bu kuchlar qanday kuchlar ekan? Bu kuchlarning gravitasion kuchlar emasligi aniq, chunki gravitasion kuchlar juda zaif. Proton va neytronlarni yadro ichida tutib turib, yadroni barqaror qilib turgan kuchlar elektromagnit kuchlar ham emas, chunki bir xil zaryadli protonlar orasidagi elektr itarishi kuchlar ta`siri qiladi, neytronlarning esa elektr zaryadi yo`q.
Demak, yadro zarralari-protonlar va neytronlar orasida (ular ko`pincha nuklonlar deyiladi) alohida kuchlar ta`sir qiladi. Bu kuchlarga o`z-o`zidan yadro kuchlari deb nom beriladi. YAdro kuchlarining asosiy xossalari qanday ekan? Bu kuchlar elektromagnit kuchlardan taxminan 100 ming marta katta bo`lib tabiatda mavjud bo`lgan kuchlarning eng qudratlisidir. Shuning uchun yadro zarralarining o`zaro ta`siri ko`pincha kuchli o`zaro ta`sir deb ataladi.
Kuchli o`zaro ta`sir faqatgina yadrodagi nuklonlarning ta`siridangina iborat emas, bu o`zaro ta`sirning alohida turi bo`lib elektromagnit o`zaro ta`sir bilan bir qatorda ko`plab elementar zarralarga xosdir.

Yadro kuchlarining miqdoriy nazariyasi bo`lmagan hozirgi vaqtda bog`lanish energiyasini atomdagi elektron uchun qilganimizdek nazariy yo`l bilan hisoblab topib bo`lmaydi.
Shunga qaramasdan, ixtiyoriy yadroning bog`lanish energiyasini yadroning massasini aniq o`lchash yo`li bilan topish mumkin. Eynshteynning massa va energiya orasidagi munosabatini qo`llash bilangina tegishli hisoblashlarni bajarish mumkin:
E=mc2
Yadrolarning massalarini eng aniq o`lchash natijalari shuni ko`rsatadiki, yadroning tinchlikdagi Mya-massasi uni tashkil etuvchi protonlar bilan neytronlarning tinchlikdagi massalari yig`indisidan hamisha kichik bo`ladi:
Boshqacha aytganda massa defekti bo`ladi.
Bu deffekt massa esa proton va neytron massalari yig`indisidan yadro massasini ayirmasiga teng.
Xususan geliy yadrosini massasi ikki proton va ikki neytron yig`indisidan 0,75% kichik bo`ladi. Binobarin bir mol geliy uchun ΔM=0,03G.
Nuklonlardan yadro hosil bo`lishida massaning kamayishi, bunda bu zarralar sistemasining energiyasi Ebog bog`lanish energiyasi miqdorida kamayishini bildiradi.
Zarralardan yadro hosil bo`lishida zarralar yadro kuchlarining qisqa masofalarda ta`sir qilishi hisobiga bir-biriga qarab nihoyatda katta tezlanish bilan harakatlanadi. Bunda nurlanadigan γ-kvantlar
massaga ega.
Bog`lanish energiyasini yaxshi tushunib olish uchun quyidagi obrazli o`xshatishdan foydalanish mumkin. Masalan 4g geliy hosil bo`lishida 1,5-2 vagon toshko`mir yonganda ajraladigan energiya chiqadi.

Atom yadrolarining elementar zarralar bilan yoki bir-birlari bilan o`zaro ta`sirida o`zgarishlari yadro reaksiyalari deyiladi.
Yadro reaksiyalari zarralar yadrolarga yadroviy kuchlarining ta`sir doirasiga tushganda ro`y beradi. Bilamizki, bu xil zaryadli zarralar bir-biridan itarishadi. SHuni e`tiborga oladigan bo`lsak, zarralarni yadroga yaqinlashishi uchun bu zarralarga katta kinetik energiya berilgandagina ro`y beradi. Bunday energiya protonlar, deyteriy yadrolari-deytronlar, α-zarralaga tezlatgichlar yordamida beriladi.
Birinchi yadro reaksiyalari tez protonlar yordamida 1932 yilda amalga oshirildi. Bunda litiy ikkita α-zarrachaga parchalangan edi:

Neytronning kashf qilinishi yadroviy reaksiyalarini tadqiq qilishda burilish bosqichi bo`ldi. Neytronlarning zaryadi bo`lmagani uchun ular atom yadrolariga qarshiliksiz kira oladi va ularda o`zgarishlar yuzaga keltiradi. masalan shunday reaksiya kuzatiladi:

Ulug` italyan fizigi Enriko Fermi neytronlar yuzaga keltiradigan reaksiyalarni birinchi bo`lib o`rgana boshlagan. U yadro aylanishi reaksiyalarini faqat tez neytronlargina emas, xatto sust neytronlar yuzaga keltirishi mumkinligini aniqladi. SHu bilan birga, bu sust neytronlar ko`pchilik hollarda tez neytronlarga qaraganda yanada samaraliroq ekan. SHuning uchun tez neytronlarni dastlab sekinlashtirib olish kerak. Neytronlarni issiqlik tezliklarigacha sekinlatish odatdagi suv vositasida amlga oshiriladi. Bu effektning sababi shuki, suvda ko`plab sondagi vodorod yadrolari, ya`ni massalari neytron massasiga deyarli teng bo`lgan protonlar bor. Bir massali sharlarning to`qnashuvida kinetik energiyaning uzatilishi eng ko`p bo`ladi. Neytronning tinch turgan proton bilan markaziy to`qnashuvida u o`zining butun kinetik energiyasini protonga beradi. Aslida Fermi tajribalarida urandan sekin neytronlar ta`sirida Mendeleev jadvalining o`rtasidagi atomlar hosil bo`lishi sodir bo`lgan, biroq Fermi uran yadrosining bo`linish kashfiyotidan ozgina chetlab o`tdi.

1919 yilda Rezerford kameradagi azot yadrosi ni α-zarrachalar bilan bombardimon qilib kamerada protonlar vodorod atomlarining yadrolarini bo`lganini payqadi. Bunda kamerada ro`y berayotgan jarayonni rasmga olish orqali kuzatdi. Kamerada raoaktiv preparat chiqargan 50000 ta α-zarradan taxminan bittasi azot yadrosiga yutiladi bu esa proton chiqishiga sabab bo`ladi. Bunda azot yadrosi kislorod izotopiga aylanadi



kislorod izotopi radioaktiv bo`lgani uchun, o`zidan proton chiqarish hisobiga odatdagi radioaktiv bo`lmagan kislorodga aylanadi. Bu ham yadro reaksiyalariga misol bo`ladi.

1. Neytronning hosil bo`lish reaksiyasini yozing.
2. Qo`rg`oshinning qanday izotopi bor?
3. Massa soni deb nimaga aytiladi? Massa sonini topish formulasini yozing?
4. Bog`lanish energiyasi haqida ma`lumot bering.
5. Deffekt massa deganda nima tushunasiz?

1. Qo`rg`oshinning qanday izotopi bor?
2. Massa soni deb nimaga aytiladi? Massa sonini topish formulasini yozing?

1. Bog`lanish energiyasi haqida ma`lumot bering.
2. Deffekt massa deganda nima tushunasiz?