Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика. Сабирова Ф.М. - 18 стр.

                                  18                                                                      59
энергетическом состоянии. Атом ртути при этом переходит в новое                 Особый интерес представляет осуществление управляемой тер-
стационарное состояние (возбужденное). В этом состоянии атом мо-          моядерной реакции. Для обеспечения управляемой термоядерной ре-
жет находиться время Δt ≈ 10-8 c, после чего вновь возвращается в со-     акции необходимо создание и поддержание в ограниченном объеме
                                                       ΔE E 2 − E1        температуры порядка 108 К. При данной температуре термоядерное
стояние с энергией Е1, испуская квант с частотой v =      =         .     рабочее вещество представляет собой полностью ионизованную плаз-
                                                        h      h
                                                                          му, поэтому возникает проблема ее термоизоляции от стенок установ-
Значение длины волны λ=с/υ=253,7 нм оказалось в соответствии со
                                                                          ки, в которой она находится. Для того чтобы удержать ее от сопри-
вторым постулатом Бора: Е2 − Е1 = hc / λ , где Е1, Е2–энергии основ-      косновения со стенками установки, в настоящее время применяется
ного и возбужденного уровней энергии. Следовательно, идея Бора о          магнитная термоизоляция. Так как плазма состоит из заряженных час-
существовании в атомах стационарных состояний блестяще выдержа-           тиц, то в сильном магнитном поле на заряженную частицу действует
ла экспериментальную проверку.                                            сила Лоренца, вследствие чего траектория частицы винтообразно на-
                                                                          вивается на силовую линию.
               § 8. Спектральные серии атома водорода.                          В 1975 году в Институте атомной энергии под руководством
                                                                          Л.А.Арцимовича был пущен крупнейший в мире термоядерный реак-
     Исследования спектров излучения разреженных газов (т.е. спек-        тор «Токамак-10» (Т-10). В Т-10 плазма создается в тороидальной ка-
тров излучения отдельных атомов) показали, что каждому газу при-          мере, находящейся в магнитном поле, а само плазменное образование
сущ определенный линейчатый спектр, состоящий из отдельных                – плазменный шнур – также имеет форму тора. На этой установке
спектральных линий или групп близко расположенных линий. Осо-             удалось получить плазму с температурой (7 ÷ 8) ⋅10 6 К и плотностью
бенно отчетливо это проявляется в спектре простейшего атома водо-
                                                                          n=1014 частиц/см3 и поддержать ее в течение τ=1 с. Однако для полу-
рода.
                                                                          чения условия, необходимого для начала самоподдерживающейся
     Швейцарский ученый И.Бальмер подобрал эмпирическую фор-
мулу, описывающую все известные в то время спектральные линии             термоядерной реакции, нужно примерно в 20 раз увеличить nτ
атома водорода в видимой области спектра:                                 (произведение плотности частиц на время удержания плазмы) и
                                                                          примерно в 10 раз температуру.
                                   n2
                         λ=В 2                                   (8.1).         До более высоких температур водород может быть нагрет с по-
                                 n −4                                     мощью лазерного излучения. В экспериментах на лазерных установ-
где В=const, n=3;4;5;6.                                                   ках уже получена плазма с температурой в несколько десятков мил-
     Если введем обозначение v' = 1 / λ - волновое число, тогда:          лионов градусов. Запасы водорода на Земле практически неисчерпае-
                     1 1 n2 − 4 4 ⎛ 1          1 ⎞                        мые, поэтому использование энергии термоядерного синтеза в мир-
                 v' = = ⋅             = ⋅⎜ 2 − 2 ⎟               (8.2),   ных целях является одной из важнейших задач современной науки и
                     λ B n       2
                                       B ⎝2   n ⎠
                                                                          техники.
где 4 / В = R =1,10.107 м-1 – постоянная Ридберга.
     Из выражений (8.1) и (8.2) вытекает, что спектральные линии, от-                      V. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
личающиеся различными значениями n, образуют группу или серию
линий, называемую серией Бальмера:
                                                                                               § 27. Космическое излучение.
                                    1   1
                         v' = R ⋅ ( 2 − 2 )                      (8.3),
                                   2    n                                        Развитие физики элементарных частиц тесно связано с изучени-
где n=3;4;5;6.                                                            ем космического излучения – ионизирующего излучения, приходяще-
                                                                          го из потока приходящих извне частиц.
                                                                                 Различают первичное и вторичное космическое излучение.