Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика. Сабирова Ф.М. - 35 стр.

                                 42                                                                       35
щее время в ядерной физике за единицу длины принимают                  ние с энергией Е1. Этому переходу соответствует спектральная ли-
ферми (1 ферми=10–13 см). В этих единицах имеем                        ния с частотой:
                          R = (1,45 ÷1,5) 3 А .                                    E − E1 − ΔE i           ΔE i
                                                                               v1 = 2               = v0 −       = v 0 − v i («красный» спутник).
      Спин ядра. Ядро характеризуют спином, который равен сумме                            h                 h
спинов нуклонов. Спины протона и нейтрона одинаковы и, так же                  Из состояния Е2 молекула за счет обмена энергией с другими
как у электрона, равны Ls = h s ( s + 1) , где s = 1 / 2 .             молекулами может перейти в состояние с энергией E 2 + ΔE1 , оттуда
      Спин ядра, состоящего из четного количества нуклонов, бу-        в состояние с энергией Е1:
дет равен целому числу h или нулю. Например, спин ядра изотопа               E + ΔE i − E1           ΔE i
                                                                       v2 = 2                = v0 +       = v 0 + v i («фиолетовый» спутник).
водорода 11 Н paвен h , а ядра гелия 24 Не – нулю. Ядро, состоящее                  h                 h
из нечетного количества нуклонов, имеет спин, равный нечетному                                                    Рассеяние света может сопровож-
числу ½ h . Например, спин ядра трития 13 Н равен ½ h , а ядра индия                                      даться переходами молекулы между
115                                                                           б)      а)         в) E2 различными колебательными или вра-
  In – 9 h /2.
 49                                                                       ΔEi                             щательными уровнями, в результате
       Магнитный момент ядра. Со спином ядра связан магнитный                                             чего и возникает ряд симметрично рас-
момент рmя. Обычно его выражают в ядерных магнетонах μя:                   hv0
                                                                                                          положенных спутников. Число спутни-
μя= eh /( 2m p ) = 5,0508 ⋅ 10 −27 Дж/Тл .                                                                ков, таким образом, определяется энер-
                                                                                                          гетическим спектром молекул, т.е. за-
     Магнитный момент протона приближенно равен рmр=2,79μя, а                                             висит только от природы рассеивающе-
нейтрона рmn = –1, 91μя. Знак “минус” означает, что магнитный                                      E1     го вещества. Так как число возбужден-
момент нейтрона ориентирован противополоңно спину.                                 Рис.14.1.              ных молекул гораздо меньше, чем число
                                                                                                          невозбужденных, то интенсивность ан-
               § 18. Энергия связи ядер и дефект масс.                 тистоксовых спутников меньше, чем стоксовых. С повышением темпера-
                                                                       туры число возбужденных молекул растет, в результате чего возрастам
      Ядро представляет собой прочно связанную систему нуклонов,       и интенсивность антистоксовых спутников.
между которыми действуют ядерные силы. Они имеют весьма корот-                 С помощью комбинационного рассеяния определяют собст-
кий радиус действия – порядка 10 см и не зависят от заряда нукло-      венные частоты колебаний молекулы; он позволяет судить о ха-
на. Для ядерных сил характерно свойство насыщения, т. е. способность   рактере симметрии молекулы. С помощью спектров комбинацион-
нуклона взаимодействовать не со всеми окружающими его нуклонами, а     ного рассеяния осуществляют анализ сложных молекулярных сме-
только с некоторым числом их. Ядерные силы относят к классу силь-      сей.
ных взаимодействий: между нуклонами существует притяжение,
благодаря которому ядро не распадается, несмотря на электростатиче-                § 15. Спонтанное и индуцированное излучения.
ское отталкивание, одноименно заряженных протонов. Эти взаимо-
действия на много порядков превышают такие силы, как электромаг-             В силу правил отбора у атомов многих элементов имеются
нитные и гравитационные.                                               энергетические уровни, с которых электрон не может непосредствен-
      Масса ядра меньше суммарной массы всех нуклонов, из кото-        но перейти на более низкий уровень. Эти уровни называются мета-
рых это ядро состоит. Анализируя известное из теории относительно-     стабильными состояниями. Электрон может перейти на такой уровень
сти соотношение, связывающее энергию Е и массу т:                      при соударениях с другим электроном или при переходе с более высо-
                              Е = тс2,                       (18.1)    кого уровня. Продолжительность пребывания электрона в метаста-