Атомная физика в задачах

Квант 1986, №12 с. 43, 47 Тег EC07

Кандидат физico-matематических наук Ю. А. САМАРСКИЙ

Атомная физика — большой и важный раздел современной физики. Атом — по-речестии «неделимый» — оказался огромным миром, живущим по своим особым законам. Многие современные успexи в науке и ее приложения были невозможны без выяснения сложного строения.atoma, без открытия новых законов движения микрочастиц — законов квантовой механики.

Из множества вопросы atomной физики в данной статье мы рассмотрим лишь три — фотоэлектрический эффект, дискретность спектров излучения и стабильность.atomов. В каждом случае мы прежде напомним основные положения и закономерности, определяющие данное явление, а потом разберем несколько конкретных задач.

Количество теории фотоэфекта — эфекта вырывания электронов из вещества под действием света — была создана в 1905 году А. Эйштейном на основе квантовых представлений о свете. Согласно этим представлениям свет, как и вообще электромагнитное излучение, имеет первые胜利 структуру и подобно частицам распространяется в пространстве в виде отдельных порций. Мелчайший «частиц» электромагнитного излучения называют квантом, а позднее — фотоном. Энергия фотона Е проорциональная часть излучения v:

$E = hv$

(где $h = 6,63 \cdot 10^{-34}$ Дж·с — постоянная Планка) или круговой частоте $\omega$ :

$E = \hbar\omega$

(где $\hbar = h/(2\pi)$ также называют постоянной Планка).

Уравнение Эйштейна, или закон сохранения энергии для фотоэфекта, имеет вид

ΔN = N₀ - N₀ · 2⁻τ/T = N₀(1 - 2⁻τ/T),
где N₀ — первоначальное число радиоактивных atomов. По закону Авогадро N₀ = Nₐ m/M, где M = A × 10⁻³ кг/mоль — молярная масса кобальта. Теперь окончательно получаем

$C\Delta t = N_A \frac{m}{A \cdot 10^{-3}} \left(1 - 2^{-τ/T}\right) w,$

откуда находим период полураспада T:

$T = \frac{\tau}{\log_1/2 \left(1 - \left(C\Delta t A \cdot 10^{-3}\right)/(N_A wm)\right)} \approx 5700 \text{ с} \approx 95 \text{ мин.}$

Задча 5. В некоторых момент времени счетчик радиоактивного излучения, расположенный близи препарата фтора-18 с малим периодом полураспада, зафиксировал I₀ = 77 отцчетов в секунду. Через время τ = 14 мин показания уменьшились до I₁ = 70 отцчетов в секунду. Определите период полураспада фтора-18.

Счетчик радиоактивного излучения регистрации интенсивность радиоактивного распада, которая определяется скоростью изменения числа нераспавшихся радиоактивных atoms

Список читателей, приславших правые решения

(Начало см. на с. 38)

Н. Михайловский (Краснойярск) 89; И. Мишенев (Минск) 97; Я. Насиковский (Ровно) 85, 86, 89—91; А. Недачин (Киев) 83, 85, 89—91, 95, 97; А. Никитин (Тихвин) 83, 89; Г. Николашил (Тбилиси) 83, 86, 89; М. Нитцишкин (Красногорск Московской обл.) 85; А. Нуралеев (Днепродзержинск) 85, 89; Д. Орел (Воркута) 91; Л. Петъко (Минск) 91, 95; Г. Победежский (Омск) 97; С. Полицук (Канев) 97; С. Резнов (Киев) 83, 91; А. Розенберг (Уфа) 91; А. Розенбаин (Тарту) 95; Е. Розноцик (Киев) 91, 97; Т. Рокцикая (Винница) 83; В. Рубман (Одеcca) 83, 85; Р. Сааидак (с. Матусов Черкаской обл.) 83, 86, 89, 91; А. Севенок (Врест) 97; С. Сильвестров (Киев) 91; А. Служеев (Димитровград) 91; Т. Соколовская (Целиноград) 83, 85, 89, 91, 95; Д. Соловев (Ивано-Франковск) 89; А. Ставицкий (Баку) 83, 89; А. Ступунн (Ярославль) 85, 90, 91; К. Стыркас (п. Черноголовка Московской обл.) 83, 85, 86, 89, 91, 95; В. Суклиян (Одеcca) 97; С. Сулейменов (п. Кульсары Гурьевской обл.) 89; В. Татцевский (Ялта) 83, 91; И. Терехов (Протвино) 89, 91; Д. Тильза (Алма-Ата) 83, 89; А. Ткаченко (Киев) 83, 85; В. Ткаченко (с. Майма Алтайского кр.) 89, 91; В. Талгиридно (Минск) 89—91; А. Усинский (с. Птичья Ровенской обл.) 91; Г. Финкельштейн (п. Черноголовка Московской обл.) 83, 85, 86, 89—91, 95; В. Фуркал (Черновцы) 91; А. Фурс (п/o Дричин Минск обл.) 90, 91; П. Хиль (п. Овидионоль Одеcca обл.) 85, 91; И. Чайка (п. Кузнецовск Ровенской обл.) 91; О. Челиков (Могилев) 86, 89, 91; Ю. Шапиро (Бобруйск) 91; В. Шахмуров (Баку) 89; С. Шехтман (Киев) 83; Г. Шудай (Запорожье) 91; А. Шуляк (с. Молодецкое Черкаской обл.) 85, 89; А. Шезлов (Холмск) 85, 86; О. Юсухно (Киев) 89, 91; В. Ясчченя (Минск) 86, 89, 91.