ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA

Transkript

1 ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA 12. JADERNÁ FYZIKA, STAVBA A VLASTNOSTI ATOMOVÉHO JÁDRA Autor: Ing. Eva Jančová DESS SOŠ a SOU spol. s r. o.

2 JADERNÁ FYZIKA zabývá strukturou a přeměnami atomového jádra. studium atomového jádra umožnilo pochopení základních vlastností hmoty (např. strukturu Mendělejevovy tabulky prvků), vedlo k objasnění radioaktivity a k popisu jaderných reakcí. znalost atomového jádra umožnila vytvoření jaderné zbraně a jaderného reaktoru.

3 STAVBA A VLASTNOSTI ATOMOVÉHO JÁDRA Skládá se z jaderných částic protonů a neutronů = nukleony. Proton : - stabilní částice - částice s kladným elektrickým nábojem: - e» 1, C - klidová hmotnost - m p» 1, kg Neutron - částice bez elektrického náboje - klidová hmotnost - m n 1, kg - ve volném stavu nestabilní dodáním energie se přeměňuje na proton Obrázek č. 1 Atom vodíku

4 STAVBA A VLASTNOSTI ATOMOVÉHO JÁDRA POZITRON: ANTINEUTRINO částice s nábojem +e hmotnost me» 9, kg NEUTRINO antičástice k neutrinu submikroskopická částice bez elektrického náboje má zanedbatelnou hmotnost vzhledem k m e stabilní elementární částice (lepton) elektricky neutrální má nulovou nebo jen velmi malou klidovou hmotnost má spin ½

5 ATOMOVÉ JÁDRO Atomové jádro - vnitřní kladně nabitá část atomu a tvoří jeho hmotové i prostorové centrum. Atomové jádro představuje 99,9 % hmotnosti atomu. Průměr jádra činí přibližně m. Existence atomového jádra byla poprvé pozorována v Rutherfordově experimentu. Obrázek č. 2 Model atomu Hélia

6 VLASTNOSTI ATOMOVÉHO JÁDRA: PROTONOVÉ ČÍSLO, NUKLEONOVÉ ČÍSLO, PRVEK, NUKLID Protonové číslo počet protonů v jádře atomu pořadové číslo prvku v Mendělejově periodické soustavě prvků určuje celkový kladný náboj jádra atomu: Nukleonové číslo počet nukleonů v jádře atomu A = Z + N Prvek Látka, jejíž atomy mají stejné protonové číslo Z. Q j = + Ze Nuklid Z počet protonů v jádře atomu e náboj elektronu 1, C Označení atomového jádra, ale i atomu nebo látky složené ze stejných atomů se stejným protonovým i nukleonovým číslem

7 VLASTNOSTI ATOMOVÉHO JÁDRA: IZOTOPY IZOTOPY Atomy téhož chemického prvku, které se liší hodnotou nukleonového čísla V přírodě: stabilních izotopů chemických prvků - asi 50 nestabilních nuklidů radionuklidy Obrázek č. 3 Izotopy vodíku Uměle připravené: nestabilních nuklidů

8 VLASTNOSTI ATOMOVÉHO JÁDRA: ROZMĚRY A TVAR ATOMOVÉHO JÁDRA Rozměry atomového jádra Za poloměr jádra lze označit vzdálenost, ve které ještě na nukleon působí jaderné síly. Experimentálně bylo zjištěno, že objem atomového jádra je přibližně přímo úměrný počtu nukleonů, které jádro obsahuje. Pokud předpokládáme kulový tvar jádra, potom jeho objem je úměrný nukleonovému číslu. Tvar atomového jádra Obvykle se jádro považuje za kouli. Ve skutečnosti se však tvar jádra od ideální koule často mírně odlišuje. Jádra tak mohou mít nejen tvar koule, ale i zploštělého elipsoidu (uhlík), protáhlého elipsoidu (mnoho dalších jader) nebo i složitějších těles.

9 VLASTNOSTI ATOMOVÉHO JÁDRA: VAZEBNÁ ENERGIE Vazebná energie B = Zm p + Nm n m j Bylo by možné očekávat, že celková hmotnost atomového jádra je rovna součtu hmotností všech protonů aneutronů, z nichž se jádro skládá. Z měření však vyplývá, že celková hmotnost jádra je vždy menší. Vazebná energie jádra - E j E j = B c 2 B hmotnostní schodek Z počet protonů m p hmotnost protonu N počet neutronů m n hmotnost neutronu m j hmotnost jádra Hmotnost jádra atomu je menší než součet hmotností částic, z nichž je jádro složeno

10 VLASTNOSTI ATOMOVÉHO JÁDRA: VAZEBNÁ ENERGIE Orientační hodnoty vazebné energie na jeden nukleon. Obrázek č. 4 Vazebná energie

11 POUŽITÉ ZDROJE [1] ISO (1), Přispěvatelé Wikipedie, Atomové jádro [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2013, Datum poslední revize , 15:13 UTC, [citováno ], www: 99

12 POUŽITÉ OBRÁZKY [1] Commons.wikimedia.org [online], Webber Source: "own work" Date: 2005, autor tohoto díla, jej uvolnil jako volné dílo, a to celosvětově. Datum poslední revize , 19:31 UTC, [citováno ], www: [2] Commons.wikimedia.org [online], Xerxes314, autor tohoto díla, jej uvolnil jako volné dílo, a to celosvětově. Datum poslední revize 21. září 2006, [citováno ], www: [3] Commons.wikimedia.org [online], [citováno ], Dostupný pod licencí GNU Free Documentation License, www: [4] Commons.wikimedia.org [online], ADominec, autor tohoto díla, jej uvolnil jako volné dílo, a to celosvětově. Datum poslední revize, , 14:02 UTC, [citováno ], www: