Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
ґКл\
на килограмм I — I — экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой сумма электрических заря-
1 Ввиду определенной специфики сведений о биологическом действии гамма-лучей соответствующие единицы физических величин не вынесены в отдел IX справочника, а приводятся здесь.
642
ГЛ. VIII.1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР
дов одного знака, созданных электронами, освободившимися в облученном воздухе массой 1 кг при полном использовании ионизирующей способности, равна 1 Кл. Внесистемной единицей
ICji
экспозиционной дозы служит рентген: I P = 2,58 • IO-4 — .
ICI4
__ Q
При экспозиционной дозе, равной I Р, в 1 см* сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении возникает суммарный заряд ионов одного знака, равный (1/3) • 10~9 Кл.
Мощностью N3 экспозиционной дозы называется экспозиционная доза ?>э, отнесенная к единице времени, N3 = D3/t.
Единицей N3 служит ампер на килограмм — мощность
экспозиционной дозы электромагнитного излучения, при ко-
. Кл
торой за время 1 с экспозиционная доза возрастает на 1 —.
ICP
Внесистемные единицы мощности экспозиционной дозы: 1 — =
с
= 2,58 • IO"4- , 1 — = 4,30 • 10“®— , I I = 7,17 • IO"8^ .
’ кг мин кг ч кг
7°. Доза излучения • может быть оценена по ее биологическому воздействию (эквивалентная доза излучения).
Эквивалентная доза излучения в СИ измеряется в зивертах (Зв). 1 Зв соответствует поглощенной дозе 1 Гр при воздействии рентгеновского или у-излучения.
Внесистемная единица — биологический эквивалент рентгена (бэр). Так называется поглощенная энергия излучения, биологически эквивалентная одному рентгену:
1 бэр = IO-2 Зв.
§ УІІІ. 1.8. Эффект Мёссбауэра
1°. Все возбужденные энергетические уровни ядра имеют значения энергии, определенные с точностью до величины AW, определяемой из соотношения неопределенностей (VI.1.6.60),
§ VIII.l.8. ЭФФЕКТ МЁССБАУЭРА
643
где At — время жизни ядра в возбужденном состоянии. Только для основного состояния стабильного ядра At = °о и AW = 0, т. е. ядро имеет значение энергии, равное W1. Например, ядро ири-
191T
дия 771г за время At, которое можно принять равным периоду полураспада (VIII. 1.4.5°) At = IO-10 с, переходит из возбужденного состояния с энергией W — 129 кэВ в основное состояние, испуская у-фотон. Величина AW неопределенности энергии оказывается равной AW ~ 4 • IO-5 эВ.
Конечное время жизни возбужденных энергетических состояний ядра приводит к немонохроматичности у-излучения, сопровождающего переход ядра из возбужденного в нормальное состояние. Эта немонохроматичность называется естественной шириной линии у-излучения, а неопределенность AW величины энергии возбужденного состояния называется естественной шириной Г энергетического уровня ядра2.
2°. Резонансным поглощением у-излучения ядрами называется поглощение ядром гамма-фотонов такой частоты V, что энергия hv фотона равна разности энергий одного из возбужденных и основного энергетических состояний ядра. Смысл названия в том, что такая же частота v будет у линии у-фотона, излученного при переходе ядра из возбужденного состояния ядра в нормальное.
В актах излучения и поглощения ядром у-фотонов свободное ядро испытывает отдачу, так как при этом должен сохраняться импульс системы ядро—фотон. При переходе ядра из возбужденного состояния с энергией W в основное (энергия которого принята равной нулю) у-фотон приобретает энергию Wf, равную
Jivji3ji = W1 = W-WraCW, где Wfm — энергия отдачи ядра.
1 Это в равной мере относится к энергетическим уровням электронов в атомах.
2 Эти определения справедливы также для перехода атома из возбужденного состояния в нормальное. В этом случае говорят о естественной ширине спектральной линии и о естественной ширине энергетических уровней электронов в атоме.
644
ГЛ. У1П.1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР
При возбуждении ядра в переходе его из основного состояния в состояние с энергией W гамма-фотон должен обладать энергией Wf, равной Zivnorjl = Wf = W + Wrr > W.
Частоты в максимумах линий излучения Vh3ji и поглощения vIIOIVi сдвинуты друг относительно друга на величину
VnorJI - Уизл = Av, такую, что Mv = 2Wejs.
Энергия Wra отдачи ядра определяется по импульсу фо-
тона (V.6.2.20), который в процессах излучения и поглощения у-фотона должен быть равен импульсу ядра (р^ = ряд)
w = -Esl. = -EL = 1
"'яд 2 Мяд 2 Мяд {е)2 Мад’
191
где Мад — масса ядра. Для ядра 771г с энергией возбужденного состояния W = 129 кэВ вычисления дают Wra = 0,05 эВ, и максимумы линий излучения и поглощения сдвинуты на ве-
2ЖЯД
личину Av = —j-— . При этом HAv =0,1 эВ, что значительно
превышает естественную ширину уровня Г (п. 1°).
3°. Резкое сокращение энергии отдачи ядер при испускании и поглощении у-излучения достигается при наблюдении этих процессов в ядрах, находящихся в кристаллической решетке, т. е. в связанном состоянии. В этих условиях импульс и энергия отдачи передаются не одному ядру, излучающему (или поглощающему) у-фотон, а всей кристаллической решетке в целом. Масса кристалла несравнимо больше массы ядра, и потери энергии Wrr при излучении и поглощении у-излучения становятся весьма малыми. В этом случае будет наблюдаться резонансное поглощение и излучение у-фотона строго определенной частоты V, причем ширина линии будет сравнима с естественной шириной (п. 1°). Явление резонансного поглощения (излучения) у-излучения без отдачи называется эффектом Мёссбауэра.