Презентация "Модели строения атомного ядра" 11 класс

Цель: рассмотреть строение атомного ядра  Цель: рассмотреть строение атомного ядра

При бомбардировке бериллия αα-- При бомбардировке бериллия частицами обнаруживалось какое-то частицами обнаруживалось какое-то сильно проникающее излучение, сильно проникающее излучение, способное преодолеть такую преграду, способное преодолеть такую преграду, как свинцовая пластина в 10-20 см как свинцовая пластина в 10-20 см толщиной. толщиной. Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио- Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио- Кюри предложили, что излучение Кюри предложили, что излучение бериллия выбивает из парафиновой бериллия выбивает из парафиновой пластины протоны.   пластины протоны. Ирен Жолио- Кюри (1897- 1956) Фредерик Жолио- Кюри (1900- 1958) Они с помощью • Они с помощью камеры Вильсона камеры Вильсона обнаружили эти обнаружили эти протоны и по длине протоны и по длине пробега оценили их пробега оценили их энергию. энергию. • Если протоны Если протоны ускорялись в ускорялись в результате результате столкновения с γγ-- столкновения с квантами, то их квантами, то их энергия должна быть энергия должна быть

Дж. Чедвик наблюдал в камере •Дж. Чедвик наблюдал в камере Вильсона треки ядер азота, Вильсона треки ядер азота, испытавших столкновение с испытавших столкновение с бериллиевым излучением. бериллиевым излучением. По его оценке, энергия γγ-квантов -квантов •По его оценке, энергия должна была составлять 90 МэВ. должна была составлять 90 МэВ. Наблюдение ядер отдачи аргона Наблюдение ядер отдачи аргона привели к цифре – 150 МэВ. привели к цифре – 150 МэВ. 1) Предположение об излучении  1) Предположение об излучении бериллием γγ-квантов, -квантов, бериллием т. е. частиц, лишенных массы покоя, т. е. частиц, лишенных массы покоя, несостоятельно. Из бериллия под несостоятельно. Из бериллия под действием αα-частиц вылетают какие-то -частиц вылетают какие-то действием достаточно тяжелые частицы, так как достаточно тяжелые частицы, так как только при столкновениях с тяжелыми только при столкновениях с тяжелыми частицами протоны или ядра азота и частицами протоны или ядра азота и аргона могли получить ту энергию, аргона могли получить ту энергию, которая наблюдалась. которая наблюдалась. 2) Так как частицы обладали большой 2) Так как частицы обладали большой проникающей способностью и проникающей способностью и непосредственно не ионизовали газ, то непосредственно не ионизовали газ, то они были электрически нейтральными. они были электрически нейтральными. Новая частица была названа нейтроном. Новая частица была названа нейтроном. Джон Чедвик Джон Чедвик (1920-1998) (1920-1998)

Из закона сохранения энергии и импульса к соударениям Из закона сохранения энергии и импульса к соударениям нейтронов с атомными ядрами: нейтронов с атомными ядрами: v  v ; я n где mmnn -масса нейтрона; -масса нейтрона; где vvnn – скорость нейтрона до соударения; – скорость нейтрона до соударения; MMяя – – масса ядра отдачи. масса ядра отдачи. 2 m n  Mm n я N H n H    где MMHH и и MMN N – – массы ядер водорода и массы ядер водорода и где азота. азота Отношение скоростей ядер отдачи азота и Отношение скоростей ядер отдачи азота и водорода: водорода: Mm v n v Mm N При попадании αα-частиц в ядра бериллия происходит -частиц в ядра бериллия происходит При попадании следующая реакция: следующая реакция:  4 12 Be He 2 6 - символ нейтрона. - символ нейтрона. 1 nC 0 9 4 n1 0

Советский физик Д. Д. Советский физик Д. Д. Иваненко и Иваненко и В. Гейзенберг В. Гейзенберг предложили  протонно- протонно- предложили нейтронную модель ядра: нейтронную модель ядра: ядра состоят из ядра состоят из элементарных частиц элементарных частиц двух сортов: протонов и двух сортов: протонов и Число протонов в ядре • Число протонов в ядре нейтронов. нейтронов. равняется числу равняется числу электронов в атомной электронов в атомной оболочке, так как атом в оболочке, так как атом в целом нейтрален. целом нейтрален. Протон и нейтрон – два •Протон и нейтрон – два зарядовых состояния зарядовых состояния ядерной частицы, ядерной частицы, называемых нуклоном. называемых нуклоном. Дмитрий Дмитрий Дмитриевич Дмитриевич Иваненко Иваненко (1904-1994) (1904-1994) Вернер Карл Вернер Карл Гейзенберг Гейзенберг (1901-1976) (1901-1976)

Характеристики  нуклонов Электрический  заряд Масса Масса в me Протон (p) Нейтрон (n) 1,6 *10­19 Кл 0 1,6726*10­27  кг 1,6749*10­27  кг 1836 1839 Характеристика  Зарядовое число Обозначени е Z Массовое число A=Z+N Заряд ядра Символическая запись  ядер +Ze XA Z Определение Равно числу протонов в ядре, совпадает с  порядковым номером химического элемента в  Периодической системе элементов Равно числу нуклонов в ядре (числу протонов Z и  нейтронов N) Так как атом нейтрален, то заряд ядра определяет  и число электронов в атоме

•Так как для ядер существенны квантовые законы поведения, то  Так как для ядер существенны квантовые законы поведения, то  они не имеют четко определенных границ. они не имеют четко определенных границ. • Можно говорить только о некотором среднем радиусе ядра. Можно говорить только о некотором среднем радиусе ядра. • Этот радиус определяется экспериментально по рассеянию  Этот радиус определяется экспериментально по рассеянию  ядром падающих на него частиц. ядром падающих на него частиц. •  С увеличением массового числа радиус ядра увеличивается С увеличением массового числа радиус ядра увеличивается: R  2,1 3 A 10*  13 см ; Объем ядра пропорционален числу нуклонов. • Объем ядра пропорционален числу нуклонов. • Плотность ядерного вещества постоянна и Плотность ядерного вещества постоянна и одинакова для всех ядер: одинакова для всех ядер: M я  4  R 3 3 смг 10 14   / 3

Ядро состоит из элементарных частиц двух Ядро состоит из элементарных частиц двух видов: протонов о нейтронов видов: протонов о нейтронов Атом в целом электрически нейтрален Атом в целом электрически нейтрален Заряд протона = модулю заряда электрона Заряд протона = модулю заряда электрона Вывод: 1.число протонов 1.число протонов NN в ядре = числу в ядре = числу Вывод: электронов в атомной оболочке электронов в атомной оболочке 2.число протонов = атомному номеру элемента 2.число протонов = атомному номеру элемента ZZ Изотопы представляют собой ядра с Изотопы представляют собой ядра с одинаковым ZZ, но различными А , но различными А одинаковым Так как ядра весьма устойчивы, то Так как ядра весьма устойчивы, то протоны и нейтроны должны протоны и нейтроны должны удерживаться большими силами (не удерживаться большими силами (не гравитационные, не эл/маг) - ядерными гравитационные, не эл/маг) - ядерными Нуклоны – это протоны и нейтроны Нуклоны – это протоны и нейтроны

Основные свойства ядерных сил Основные свойства ядерных сил 1)≈ в 100 раз превосходят кулоновские 1)≈ в 100 раз превосходят кулоновские 2)это самые мощные 2)это самые Сильные взаимодействия – – Сильные взаимодействия мощные силы природы силы природы взаимодействия ядерных частиц взаимодействия ядерных частиц короткодействующие, т.е. заметно 3)3)короткодействующие , т.е. заметно проявляются на расстояниях размера проявляются на расстояниях размера ядра (10-12 – 10-13см) ядра (10-12 – 10-13см) Законченная количественная теория Законченная количественная теория ядерных сил пока ещё не построена ядерных сил пока ещё не построена