70к (лаба) (997507), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Переносчикомядерного взаимодействия являются частицы -мезоны.5. Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов.Например, в тяжелом водороде – дейтроне ( 21 H ) – нейтрон и протонудерживаются вместе, только если их спины параллельны друг другу.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 141(к)Энергия связи ядерЦель работы: исследование с помощью компьютерной моделиустойчивости атомных ядер и определение удельной энергии связи.Методика измеренийЯдра стабильных изотопов образуются только при определенномсоотношении чисел протонов и нейтронов. Для легких ядер числонейтронов приблизительно равно числу протонов, но с увеличениеммассового числа А число нейтронов N становится больше, чем числопротонов Z ядра.234В данной работе исследуется устойчивость различных изотоповэлементов и определяется наиболее устойчивый изотоп для каждого иззаданных преподавателем химических элементов.Порядок выполнения работыЗапустить программу, подведя маркер мыши под значок «Открытаяфизика.1.1» на рабочем столе компьютера и дважды щѐлкнув левойкнопкой мыши.
Выбрать раздел «Квантовая физика» и «Энергия связиядер» (рис.13.2).Рис. 13.2Рассмотреть внимательно рисунок и, подведя маркер мыши клюбому рычажку, несколько раз изменить характеристики Z и N и,нажимая на кнопку «Старт», наблюдать, будет ли ядро устойчивым.Зарисовать зависимость числа нейтронов N от зарядового числа Z всвой конспект лабораторной работы.
Дописать, если необходимо,нужные формулы (кнопка с изображением страницы служит длявызова теоретических сведений).1. Установить значение Z для первого элемента, заданного вашейбригаде.2. Меняя N (начиная примерно с N = Z), определить, при какихзначениях числа нейтронов ядро будет устойчивым (не будетраспадаться).235Таблица 13.1НазваниеZNAmатомаа.е.м.ЕсвМэВудЕ свМэв/нуклон3. Занести в табл.13.1 каждое значение числа нейтронов N, прикотором ядро остаѐтся устойчивым (для разных элементов числостабильных изотопов в таблице может изменяться от 2 до 7)4. По формуле (13.1) подсчитать массовое число А для каждогоизотопа.5. Из таблицы, имеющейся у преподавателя, выписать в табл.13.1массы нейтральных атомов для найденных стабильных изотопов.6.
По формуле (13.7) определить энергию связи ядер вмегаэлектронвольтах.7. Рассчитать удельную энергию связи по формуле (13.8)8. Повторить измерения по п.п. 2-8 для других элементов, заданныхвашей бригаде.10. Для каждого элемента определить наиболее устойчивый изотопи выписать химические символы и соответствующие значенияудельной энергии связи наиболее устойчивых изотопов.236Вопросы по работе и разделу 131.
Из каких частиц состоят ядра химических элементов?2. Что означает понятие «спин» элементарной частицы?3. Как обозначаются ядра химических элементов, какими числамиони характеризуются?4. Что такое изотопы химического элемента?5. Что называется дефектом массы ядра? Как он определяется?6. Что называется энергией связи ядра?7. Как определяется удельная энергия связи ядра?8. Какая величина определяет устойчивость атомных ядер?9. К какому виду взаимодействия относятся ядерные силы?10.
Перечислите основные свойства ядерных сил.11. Какие элементы в таблице Менделеева являются наиболееустойчивыми?12. Каким образом в данной работе определяется наиболееустойчивый изотоп заданного химического элемента?237ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУЭлектричество1. Электрические заряды. Закон сохранения заряда.2. Точечные заряды. Закон Кулона.3. Напряженность электрического поля (в вакууме). Принципсуперпозиции.4. Силовые линии поля. Поток вектора напряженности.5.
Теорема Остроградского – Гаусса.6. Применение теоремы Гаусса (точечный заряд, сфера, шар,цилиндр, бесконечная заряженная плоскость).7. Работа электрического поля. Потенциал. Потенциал полейсистемы зарядов.8. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.9. Связь напряженности и потенциала.10. Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы. Диэлектрики вэлектрическом поле. Вектор электрической индукции (смещение).Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость.11. Теорема Гаусса для диэлектриков.12. Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов впроводниках.13. Электрическая емкость изолированного проводника.
Емкостьшара.14. Емкость системы проводников. Плоский конденсатор.15. Цилиндрический конденсатор.16. Энергия системы точечных зарядов.17. Энергия заряженного конденсатора.18. Энергия электрического поля. Объемная плотность.19. Соединение конденсаторов.20. Электрический ток. Плотность тока. Уравнение непрерывности.21. Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме.Сопротивление проводников.22. Тепловоедействиетока.ЗаконДжоуля – Ленцавдифференциальной и интегральной форме.23. Магнитное поле. Напряженность и индукция магнитного поля.24. Магнитное поле тока.
Закон Био – Савара – Лапласа.25. Магнитное поле бесконечного прямого проводника с током и вцентре кругового тока.26. Сила Ампера. Взаимодействие токов.27. Действие магнитного поля на движущиеся заряды. СилаЛоренца.23828. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля.Магнитное поле длинного соленоида.29. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент контура стоком. Вращающий механический момент, действующий на контур.30. Контур в магнитном поле.
Магнитный поток.31. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле.32. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея.33. Самоиндукция. Индуктивность. Взаимная индукция.34. Магнетики. Диа–, пара– и ферромагнетизм. Магнитнаяпроницаемость и магнитная восприимчивость.35. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии.36. Идеальныйколебательныйконтур.Дифференциальноеуравнение и его решение.37. Колебательныйконтурсактивнымсопротивлением.Дифференциальное уравнение и его решение.
Апериодическийпроцесс.38. Вынужденные колебания в контуре. Дифференциальноеуравнение и его решение. Электрический резонанс. Добротностьконтура.39. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальнойформах.40. Электромагнитные волны. Волновое уравнение, его решение.41. Плоскаяэлектромагнитнаяволна. Связьвекторовнапряженности электрического Е и магнитного Н поля.42. Плотность и поток энергии электромагнитного поля.Волновая оптика1.
Интерференция света. Когерентность источников, методыполучения когерентных волн. Оптическая длина пути и оптическаяразность хода волн.2. Интерференция света от двух точечных источников,интерференция в тонких пленках. Интерферометры.3. Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля.4. Метод векторных диаграмм.
Дифракция на круглом отверстии идиске.5. Дифракция Фраунгофера на щели и решетке. Дифракционнаярешетка как спектральный прибор.6. Поляризация света. Линейная, круговая и эллиптическаяполяризация.7. Поляризаторы.ЗаконМалюсадляестественногоиполяризованного света.2398. Поляризация при отражении и преломлении света. ЗаконБрюстера. Двойное лучепреломление.9.
Интерференция поляризованного света.Квантовая оптика1. Тепловое излучение. Энергетическая светимость и спектральнаяплотность энергетической светимости тел. Закон Кирхгофа.2. Абсолютно черное тело. Закон Стефана–Больцмана. Законсмещения Вина.3. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка для спектральнойплотности энергетической светимости абсолютно черного тела.4. Корпускулярно–волновой дуализм излучения. Фотоны. ЭффектКомптона.5. Фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта.6.
Давление света.Квантовая механика. Атомная физика1. Ядерная модель атома водорода. Спектр атома. Теория Бора дляатома водорода и водороподобных систем.2. Дискретность энергетических уровней атома. Опыты Франка иГерца.3. Корпускулярно–волновая природа частиц вещества. Волны де–Бройля, их вероятностный смысл.4.
Соотношения неопределенностей Гейзенберга.5. Волновыесвойствамикрочастиц.Экспериментальныеподтверждения гипотезы де–Бройля и принципа неопределенностейГейзенберга.6. Волновая функция и ее свойства.7. Стационарное уравнение Шредингера. Его решение.8. Частица в бесконечно глубокой потенциальной яме. Квантованиеэнергии частицы. Собственные значения волновой функции.9.
Прохождение частиц через потенциальный барьер. Туннельныйэффект.10. Основное состояние атома водорода с точки зрения квантовоймеханики. Уравнение Шредингера и его решение.11. Квантовые числа. Орбитальный механический и магнитныймоменты электрона в атоме.12. Квантовые числа. Пространственное квантование. Спинэлектрона.
Принцип Паули.24013. Строение электронной оболочки атомов. Периодическаясистема элементов. Распределение электронов в многоэлектронныхатомах.14. Рентгеновские лучи. Характеристическое рентгеновскоеизлучение. Закон Мозли.15. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Принцип ихдействия и основные элементы.16. Инверсная заселенность энергетических уровней в оптическихквантовых генераторах. Трехуровневая схема.Физика твердого тела1. Квантовая статистика состояний электронов в металле. Функцияраспределения Ферми–Дирака.
Энергия Ферми. Понятие о вырожденииэлектронного газа в металле.2. Тепловые свойства твердых тел. Фононы.3. Основы зонной теории твердых тел. Образование энергетическихзон.4. Электропроводность твердых тел с точки зрения зонной теории.Металлы, полупроводники и диэлектрики. Расположение зон в твердыхтелах. Внутризонные и междузонные переходы электронов.5. Электрическиесвойстваполупроводников.Собственнаяэлектронная и дырочная проводимость и ее зависимость оттемпературы.6. Примесная проводимость полупроводников. Донорные иакцепторные уровни в полупроводниках.7. Контактные явления в полупроводниках.
р–n переход.Ядерная физика1. Состав атомного ядра. Дефект массы. Энергия связи. Удельнаяэнергия связи. Устойчивость ядер.2. Ядерные силы. Их свойства.3. Закон радиоактивного распада. Характеристики распада ядер.4. Законы смещения при радиоактивном распаде. Закономерностиизлучения ядер.5. Ядерные реакции. Реакции деления и синтеза атомных ядер.241ЛИТЕРАТУРА1. Курс физики т. 2,3. Савельев И.В. - М., Наука, 1989 г.2. Физические величины.
Чертов А.Г. - М., Высшая школа, 1990 г.3. Лекции по физике. Электромагнетизм. Оптика. Рудакова Л.И. М., МАИ, 2000 г.4. Лекции по общей физике. Электромагнетизм, оптика. БондаревБ.В. - М., МАИ, 1998 г.5. Электромагнетизм. Оптика. Атомная и ядерная физика. Учебноепособие / под ред. Тарлакова Ю.В. - М., МАИ. 1989 г.6. Твердое тело. Ядерная физика. Часть 1. Пособие / Под ред.Мартыненко Т.П. - М., МАИ.
1999 г.7. Квантовая теория тепловых свойств твердых тел. Яргин В.С.,Юркевич К.Б. - М., МАИ. 1978 г.8. Лабораторные работы ―Электростатика и ток‖ / Под ред.Виноградова Ю.К. - М., МАИ. 1987 г.9. Лабораторные работы ―Электромагнетизм‖Виноградова Ю.К. - М., МАИ. 1987 г./Подред.10. Лабораторные работы ―Электромагнитные колебания‖ / Подред. Виноградова Ю.К. - М., МАИ. 1987 г.11. Волновая оптика. Руководство к лабораторным работам покурсу ―Общая физика‖.
Лучина А.А. - М., МАИ, 1969 г.12. Лабораторные работы по волновым процессам (интерференция,дифракция). / Под ред. Николаева Ф.А. - М., МАИ. 1989 г.13. Руководство к лабораторным работам по курсу ―Атомная иядерная физика‖ / Под ред. Жуковой Н.В. и Красиной Г.И. - М., МАИ,1967 г.14. Экспериментальные методыКоноваловой З.И.
- М., МАИ, 1979 г.микрофизики./Подред.15. Лабораторные работы ―Физика твердого тела‖ / Под ред.Лучиной А.А. и Рудаковой Л.И. - М., МАИ, 1988 г.242Учебное изданиеВладимир Михайлович АнисимовИрина Николаевна ДаниловаВера Сергеевна ПронинаГалина Энгелевна СолохинаЛабораторные работы по физикеЭлектричество. Оптика. Атомная физика.Физика твердого тела.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
