Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика. Сабирова Ф.М. - 30 стр.

                                      30                                                                             47
       Электроны, находящиеся ближе к ядру, связаны с ним сильнее,                         - ядерные частицы, как и молекулы жидкости, обладают опреде-
чем внешние. Удалить электрон из внутренней орбиты возможно уда-                    ленной подвижностью;
ром быстро летящей, посторонней частицы, например, электрона ка-                           - энергия притяжения нуклонов в ядре аналогична энергии меж-
тодных или радиоактивных лучей. В результате этого во внутреннем                    молекулярного взаимодействия в капле жидкости. С увеличением числа
слое образуется вакантное место, которое занимает один из внешних                   протонов, входящих в ядро, энергия связи уменьшается за счет действия
электронов. При таких переходах электронов из внешнего на внутрен-                  кулоновских сил, что соответствует снижению устойчивости капли жид-
ний слой излучаются кванты с большой энергией, следовательно, с                     кости с увеличением числа молекул в капле;
большой частотой.                                                                          - нуклоны, находящиеся на «поверхности» ядра, испытывают си-
       Характеристические рентгеновские спектры состоят из линий,                   лы, аналогичные силам поверхностного натяжения, действующим на
объединяющихся в серии. Каждая серия возникает при удалении элек-                   молекулу жидкости, находящуюся на ее поверхности;
трона из какого-либо внутреннего слоя. Эти серии обозначают теми                         - при возбуждении ядра энергия распределяется между нуклонами
же буквами, что и электронные слои, т. е. К, L, M и т.д. Например, К-               статистическим образом подобно тому, как распределяется энергия,
серия возникает при переходе                                                        передаваемая жидкости при ее нагревании.
электронов на свободные места Е=0                                                        Существенное отличие ядра от капли жидкости в этой модели за-
первого ближайшего к ядру слоя. N                          Мα         Возбуждение
                                                                                    ключается в том, что она трактует ядро как каплю электрически заря-
Схема возникновения рентгенов- M                        Lβ М-серия       L-серии    женной несжимаемой жидкости (с плотностью, равной ядерной), под-
ских спектров дана на рис. 12.3.                     Lα                             чиняющуюся законам квантовой механики. Капельная модель объясни-
Каждая серия, в свою очередь, со- L                                                 ла механизм ядерных реакций и особенно реакции деления ядер. Она
                                                 Kγ L-серия
держит небольшой набор отдель-                 Kβ                    Возбуждение    допускает изменение формы ядра при сохранении объема. Это может
ных линий, обозначаемых в поряд-            Kα                       К-серии        привести к делению капли-ядра на части. Однако эта модель не смогла,
ке убывания длины волны ин-                                                         например, объяснить повышенную устойчивость ядер, содержащих ма-
                                          K
дексами α, β, γ, … (К α , К β ,             К-серия                                 гические числа протонов и нейтронов.
К γ , …, L α , L β , L γ ,…).                             Рис. 12.3.                       2. Оболочечная модель (1949-1950; американский физик
       Г.Мозли в 1913 установил,                                                    М.Гепперт-Майер и немецкий физик X.Иенсен). Оболочечная модель
что частоты характеристического спектра элементов возрастают с                      предполагает распределение нуклонов в ядре по дискретным энергети-
увеличением порядкового номера: v = А( Z − σ ) 2 (А – постоянная).                  ческим уровням (оболочкам), заполняемым нуклонами согласно прин-
                                                                                    ципу Паули, и связывает устойчивость ядер с заполнением этих уров-
Длины волн в спектре характеристического рентгеновского излучения
                                                                                    ней. Расстояние между уровнями порядка МэВ. При переходе с одно-
можно               определить         по           закону            Мозли:
                                                                                    го уровня на другой происходит излучение γ-квантов. Считается, что
         1                 ⎡1    1⎤                                                 ядра с полностью заполненными оболочками являются наиболее устой-
            = R( z − σ ) 2 ⎢ 2 − 2 ⎥ ,
         λ                 ⎣ n1 n2 ⎦                                                чивыми. Такие особо устойчивые (магические) ядра действительно су-
где R – постоянная Ридберга, σ – постоянная экранирования;                          ществуют (например, дважды магические ядра – 24 Не, 168O,
n1=1,2,3,… (определяет рентгеновскую серию), n2 принимает целочис-                   40
                                                                                     20Ca, 2048Ca, 208
                                                                                                    82 Pb ). Оболочечная модель ядра позволила объяснить
ленные значения, начиная с n1+1 (определяет отдельную линию соот-                   спины и магнитные моменты ядер, различную устойчивость атомных
ветствующей серии).                                                                 ядер, а также периодичность изменений их свойств. Эта модель особен-
       Смысл постоянной экранирования σ заключается в том, что на                   но хорошо применима для описания легких и средних ядер, а также для
электрон, совершающий переход, соответствующий некоторой линии,                     ядер, находящихся в основном (невозбужденном) состоянии.
действует не весь заряд ядра Ze, а заряд (Z–σ)e, ослабленный экрани-
рующим действием других электронов.                                                             §20. Радиоактивное излучение и его свойства.