Rozměr a složení atomových jader

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Rozměr a složení atomových jader"

Miroslav Dušek
před 4 lety
Počet zobrazení:

1 Rozměr a složení atomových jader Poloměr atomového jádra: R=R 0 A1 /3 R0 = 1,2 x m Cesta do hlubin hmoty Složení atomových jader: protony + neutrony = nukleony mp = 1, kg mn = 1, kg hmotnostní (nukleonové) číslo A izobary protonové číslo Z izotopy neutronové číslo N izotony 12 6 C6 A=12 Z =6 N =6 v jaderných reakcích a rozpadech se zachovává A a náboj

2 Vazebná energie atomového jádra B/ A B Z, N = Z m p c2 N mn c2 m Z, N c2 vazebná energie na nukleon: B A m Z, N Z m p c2 N mn c2

3 Vazebná energie atomového jádra B/ A krátký dosah jaderných sil: B ~ A (nikoli B ~ A2) fúze lehkých jader štěpení těžkých jader (jaderné reaktory)

4 Vazebná energie atomového jádra B/ A v jaderných reakcích a rozpadech se zachovává A a náboj: n 92 U 38 Sr 54 Xe 2 0 n H 1 H 2 He 0 n

5 Radioaktivita Rozpadový zákon: N t = N 0 e rozpadová konstanta poločas rozpadu T 1 střední doba života = Aktivita: t dn t = N 0 e = N t dt Radioativní rozpad N0 N T = = N 0 e T 2 dn A= = N t dt jednotka: becquerel [Bq] = 1 rozpad/s ln 2 T=

6 Radioaktivita Typy radioaktivních rozpadů: α rozpad A Z 4 X ZA 4 X 2 2 He β rozpad + β rozpad 4 Ra 222 Rn 86 2 He A Z A Z 1 X 18 9 F 8 O e e 18 X e e γ rozpad A Z X ZA 1 X e e 14 6 C 7 N e e 14 A Z X X Ni 28 Ni A Z 60 (v jaderných reakcích a rozpadech se zachovává A a náboj) Radioativní rozpadové řady

7 Radioaktivita

8 Interakce záření s hmotou nabité částice přímo ionizují atomy prostředí při interakci neutrální částice (foton, neutron) s atomy (jádry) prostředí vznikají nebo se uvolňují nabité částice (např. protony, elektrony), které dále ionizují atomy prostředí absorpční zákon (elektrony, fotony, neutrony) pro intenzitu prošlých částic: N x x I x = =I 0e absorpční koeficient µ t polotloušťka: x1/ 2 I0 x I x 1/2 = = I 0 e 2 1 /2 x 1/2 = ln 2 aplikace: určení tloušťky stínění a vhodného stínícího materiálu

9 Interakce záření s hmotou nabité částice přímo ionizují atomy prostředí při interakci neutrální částice (foton, neutron) s atomy (jádry) prostředí vznikají nebo se uvolňují nabité částice (např. protony, elektrony), které dále ionizují atomy prostředí absorpční zákon (elektrony, fotony, neutrony) pro intenzitu prošlých částic: N x x I x = =I 0e absorpční koeficient µ t polotloušťka: x1/ 2 I0 x I x 1/2 = = I 0 e 2 1 /2 x 1/2 = ln 2 aplikace: určení tloušťky stínění a vhodného stínícího materiálu

10 Dozimetrie radiační dávka D = E/m jednotka: 1 Gy (gray) = 1 J kg 1 3 Gy: 50 % populace zemře normy pro ef. dávku: 1 msv / rok (obyvatelstvo) 50 msv / rok (jaderní pracovníci) dávkový příkon D' = dd/dt jednotka: Gy s 1 dávkový ekvivalent H = D Q N Q jakostní faktor (záření), N modifikující faktory (čas) jednotka: 1 Sv (sievert) = 1 J kg 1 příkon dávkového ekvivalentu H'= dh/dt [Sv s 1]

11 Dozimetrie

12 Atomová fyzika c E=h f =h =h Foton: kvantum elektromagnetického vlnění s energií Planckova konstanta h = 6,623 x J s Fotoelektrický jev

13 Atomová fyzika c E=h f =h =h Foton: kvantum elektromagnetického vlnění s energií Planckova konstanta h = 6,623 x J s Fotoelektrický jev E =h = E k W E k =h W =eu E k =0 h m =W E energie fotonu W výstupní práce ν frekvence fotonu νm minimální frekvence fotonu

14 Atomová fyzika

15 Atomová fyzika

Atomová fyzika aplikace vnitřního fotoelektrického jevu: fotovoltaické články (Si dioda s PN přechodem získané napětí 1 článku asi 0,5 V, 1 m2 výkon 100

16 Atomová fyzika aplikace vnitřního fotoelektrického jevu: fotovoltaické články (Si dioda s PN přechodem získané napětí 1 článku asi 0,5 V, 1 m2 výkon 100 W) fotony uvolnění elektronů do vodivostního pásu, vznik děr) absorpce tepelného záření: ( černé těleso sluneční kolektor) od Slunce dopadá kolmo 620 W/m2

17 Rentgenové záření Em maximální energie fotonu rentgenového záření E m =h m =e U = E k νm maximální frekvence fotonu Ek kinetická energie elektronu

18 Rentgenové záření

Podobné dokumenty

Interakce záření s hmotou

Interakce záření s hmotou nabité částice: ionizují atomy neutrální částice: fotony: fotoelektrický jev Comptonův jev tvorba párů e +, e neutrony: pružný a nepružný rozptyl jaderné reakce (radiační záchyt