Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вихман Э. -> "Квантовая физика" -> 47

Квантовая физика - Вихман Э.

Вихман Э. Квантовая физика — М.: Наука, 1972. — 396 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizika1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 194 >> Следующая


б) Чтобы проверить эти представления, рассмотрим такой пример. Разность масс изотопа (нестабильного) фтора и изотопа кислорода lgO равна

М (17,9) — М (17,8) =3,0.Ю-3 а. е. м.

Первое ядро содержит 9 протонов и 8 нейтронов, второе — 8 протонов и 9 нейтронов. Одно ядро может быть получено из другого заменой протонов на нзйтроны. В таких случаях говорят о паре зеркальных ядер.

Мы говорили, что физически нейтрон и протон ничем, кроме заряда, не различаются. Если это верно, дефекты масс обоих ядер должны быть равны. Следует, однако, принять во внимание, что нейтрон и протон отличаются зарядом и в этом же заключается различие между парой зеркальных ядер. Предполагая, что во всем остальном такие ядра идентичны, можно объяснить различие в их дефектах масс электростатической энергией отталкивания. Проверьте эти идеи вычислением.

11. Некоторые из наиболее тяжелых ядер могут спонтанно делиться. Процесс деления заключается в расщеплении ядра на две приблизительно равные части. При этом освобождается энергия, близкая к 200 МэВ на один акт деления. Деление может быть также вызвано бомбардировкой нейтронами. Ядро поглощает нейтрон и переходит в возбужденное состояние, из которого происходит деление. Приме-

90
ром ядрл, делящегося после поглощения нейтрона, является ядро 236U. Тяжелые ядра имеют избыток нейтронов по сравнению с ядрами средней массы, поэтому деление сопровождается испусканием некоторого числа «лишних» нейтронов. Имение они делают возможным цепную реакцию: нейтроны, испущенные при делении, Заставляют делиться новые ядра, что вызывает появление новых нейтронов, и т. д. На этом принципе основаны ядерные реакторы и атомная бомба (деления).

а) Определите энергию (в калориях и киловатт-часах), которая освобождается при полном делении 1 г 235U. Сравните ее с типичной энергией, освобождающейся ь химической реакции, в которой участвует 1 г вещества.

б) Небольшой кусок металлического урана 23>U стабилен, тогда как большой кусок может самопроизвольно взорваться. Как это объяснить?

в) Постараемся понять происхождение энергии, освобождающейся при делении. Воспользовавшись выражением (1) задачи 10, вычислим электростатическую энергию ядра (например, 235Ьт)до деления и полную электростатическую энергию осколков Очевидно, часть электростатической энергии ядра 236U освобождается при делении. Оцените эту энергию и сравните с энергией 200 МэВ, характерной для деления ядра 235U.

12. Масса двух ядер дейтерия больше массы а-частицы (ядро 2Не) (см. на стр. 53 ..Гл. 4А, в которой приведены атомные массы).

а) Вычислите энергию, освобождающуюся при «сгорании» 1 г дейтерия, образующего гелий. Сравните-ее с энергией, освобождающейся при делении.

б) Почему не происходит самопроизвольный взрыв контейнера, наполненного дейтерием?

13. Допустим, что электрон является классической точечной частицей и что в атоме он движется по орбите, плоскость которой перпендикулярна к оси г. Пусть, далее, его момент импульса постоянен и равен %.

а) Чему равен эффективный магнитный момент электрона? Эта величина носит название магнетона Бора.

б) Какова разность энергий (в электрон-вольтах) двух состояний, отличающихся направлением магнитного момента, равного 1 магнетону Бора? В первом состоянии магнитный момент направлен вдоль магнитного поля с индукцией 1000 Гс, во втором состоянии — против поля.

в) Допустим, что в кристалле ферромагнетика каждый атом имеет магнитный момент, равный 1 магнетону Бора, и что все эти моменты параллельны друг другу. Сравните результирующую намагниченность с намагниченностью ферромагнетика в состоянии насыщения.

Мы произвели оценку магнитного момента атома на основании классических ппедставлегшй. К такой наивной классической модели не следует относиться слишком серьезно, хотя магнитные моменты атомов действительно имеют порядок магнетона Бора. В'квантовомеханической теории атомного магнетизма различают два типа магнитных моментов. Один из них происходит вследствие «орбитального движения» электрона и аналогичен классическому магнитному моменту. Другой связан со спином электрона. Электрон обладает внутренним моментом импульса, в известкой степени аналогичным моменту импульса шарика, вращающегося вокруг своей оси. Спиновый момент равен h/2, а соответствующий магнитный момент почти е точности равен 1 магнетону Бора.

Опенка ъ) имеет целью выяснить, можно ли объяснить ферромагнетизм магнитным моментом атомов. Результат оказывается обнадеживающим. Следует, однако, заметить, что ферромагнетизм — сложное явление, которое не исчерпывается такими простыми оценками.

14 *). В п. 51—56 мы обсуждали «атомную природу» некоторых макроскопических эталонов измерений. Допустим, что сравнение наших эталонов показало, что в данный момент (м)р=(м)0, а основные атомные константы е, т, Мр, с и % имеют значения, приведенные в табл. 2А и выраженные через эти эталоны. Допустим, далее, что 30 мая 1988 г. в 13 ч 00 мин константы а и р’внезапно изменятся, так что
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 194 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed