рівень ферми
Рівень Фермі являє енергію електрона на вищому зайнятому рівні. Наприклад, якщо в ящику є n електронів, то за принципом Паулі вони займуть n / 2 рівнів (на кожному рівні по два електрони з протилежними спинами). Енергії Фермі буде відповідати рівень з номером n / 2.
Склад і характеристика атомного ядра
Модель атомного ядра була розроблена на початку 30-х років. Відповідно до цієї моделі, ядро складається з частинок двох типів протонів і нейтронів. Протон - це ядро атома гелію з зарядом l = 1,610 -19 Кл і массойт = 1,67210 -27 кг. Нейтрон має нульовий заряд ит = 1,67510 -27 кг. Їх об'єднують під загальною назвою нуклон, який може знаходитися як би в двох станах. Число протонів в ядрі дає атомний номер і позначається буквойZ. Загальна кількість нуклонів називають масовим числом. Число нейтронів равноN = A-Z. В ядрах одного хімічного елемента число нейтронів може бути по-різному, а число протонів завжди одне і теж. Подібні елементи називаються ізотопами. наприклад,
.
Поширеність цих ізотопів різна, наприклад, 98,9% в природі знаходиться на ізотоп
енергія зв'язку
Загальна маса ядра завжди менше суми мас, складових його протонів і нейтронів. наприклад,
2Mn = 2,017330
2Mp = 2,017330
Що в сумі дає 4,032980 а.е.м. (Маси ядер вимірюють в атомних одиницях маси (а.е.м. або 1 а.е.м = 931,5016 МеВ / с). Куди зникла частина маси? Різниця мас називають енергією зв'язку ядра. Вона показує, яку енергію необхідно затратити , щоб розділити ядро на складові його протони і нейтрони. Якби маса гелію була б в точності дорівнює масі двох нейтронів і протонів, то ядро розпадалося б мимовільно, без повідомлення йому додаткової енергії.
Виникає питання, чому ядро не розлітається на частини незважаючи на сили відштовхування між протонами? Так як стабільні ядра існують, ясно, що повинна діяти якась інша за своєю природою сила, що перевершує кулонівську силу відштовхування, і вона отримала назву сильного (ядерного) взаємодії. Точний математичний опис сильної взаємодії поки невідомо. Діє ця сила на відстані близько 10 -15 м, а потім убуває до нуля, тобто це дуже короткодействующие сили.
При A> 40 число нейтронів в ядрах перевищує число протонів. При дуже великих надлишок нейтронів не в змозі компенсувати кулоновское відштовхування і пріZ> 82 стабільних ядер не існує.
Необхідно згадати про існування ще одного типу ядерного взаємодії - слабке взаємодія. Воно проявляється в існуванні определеннная типів радіоактивного розпаду.
радіоактивність
Радіоактивність виникає в результаті розпаду нестабільного ядра. Багато нестабільні ізотопи зустрічаються в природі. Їх радіоактивність називається природною.
Резерфорд і ряд інших фізиків виявили, що по проникаючої здатності випромінювання можна розділити на три різні види. Випромінювання одного виду ледь проходить через аркуш паперу. Випромінювання іншого виду проходило через пластинки алюмінію завтовшки до 3 мм. Випромінювання третього виду проходило через шар свинцю в кілька сантиметрів. Їх назвали відповідно альфа (), бета () і гамма () випромінюванням. Всі три види мають різний електричний заряд і по різному відхиляються в магнітному полі. Альфа-частинки являють собою ядра гелію. Бета-частинки - це звичайні електрони, а гамма-частинки - це фотони великої енергії, більшої ніж у рентгенівських фотонів.
Гамма-випромінювання є найбільш проникаючим видом іонізуючих випромінювань. Проходження γ-випромінювання крізь речовину супроводжується його поглинанням. Поглинання відбувається за законом Бугера і залежність інтенсивності γ-випромінювання I від товщини поглинаючого шару веществаx виражається співвідношенням