Атомная физика, основные понятия и формулы
Атомная физика - наука которая занимается исследование строения атома, и изучает простые процессы происходящие на атомном уровне.
Атомная физика включает в себя физику элементарных частиц, ядерную энергетику, методики и техники ускорения положительно заряженных частиц. Основой этого направления является нейтронная физика.
Атомная физика делится на теоретическую и экспериментальную части. Экспериментальная физика использует следующие исследовательские способы: разные детекторы частиц, ядерные реакторы, центральные ускорители заряженных частиц. Сама экспериментальная атомная физика изучает строение ядра и ядерные реакции, опираясь на фундаментальные гипотезы которые были получены в процессе исследования физики микромира.
Ядра атомов, ученые условно разделили на два больших класса: стабильные и радиоактивные. Радиоактивные ядра постоянно распадаются, таким образом трансформируясь в другие вещества. Такие преобразования могут проходить и со стабильными ядрами, однако бесконтрольно и самостоятельно это не происходит, а происходит только при контакте с другими микрочастицами.
Положительно заряженное ядро, как и его коэффициент заряда определяется количеством протонов ядре - Z (показатель заряда). Количество протонов и нейтронов определяет массовое число ядра A. Те элементы которые имеют одинаковый Z, при этом разный А в физике называются изотопами.
В атомной физике есть ещё очень много определений, но в одну статью их уместить не удастся, однако некоторые мы все же разберем.
Нейтроны и протоны - элементарные частицы из которых собственно и состоит ядро атома.
Состояние возбуждения или возбужденное состояние - это определенное состояние атома, в котором он обладает большей энергией чем обычно.
Благодаря квантованию мы может детально отобрать электроны которые соответствуют определенным стационарным состояниям атома.
Мельчайшая частица, которая обладает двумя зарядовыми состояниями - нуклон.
Заряд ядра соответствует количеству протонов в ядре и номеру в таблице Менделеева.
Изотопы - это ядра имеющий одинаковое количество протонов однако отличающееся по массовому количеству нуклонов.
Изобары - напротив, имеют одинаковое массовое количество нуклонов но разные заряды.
Нуклид - определенное ядро со значением Z и A. В физике обозначается как X - символ химического элемента, N - коэффициент нейтронов в ядре, A - массовое количество нуклонов.
Атомная единица массы - условная единица масса, которую используют для определения массы молекул, элементарных частиц и атомных ядер.
Вот как выглядит её формула
- величина обратно пропорциональная числу Авогардо, представлена в граммах на моль и полностью совпадает с массой атома в конкретном веществе.
Для определения используют разнообразные методики. Суть их заключается в экспериментальном определении молекулярной массы конкретного элемента. В таком случае атомная масса будет равна общей доле молекулярной массы, поделенной на количество атомов в молекуле.
Дефект массы ядра
Измерения массы и плотности ядер указали на то, что данный коэффициент всегда будет меньше суммы масс элементов в покое, которые слагают свободные протоны и нейтроны.
При систематическом делении ядер, масса ядра всегда меньше начальной суммы масс в покое. Кроме того, при синтезе ядер, масса синтезированного ядра всегда меньше показателя массы стабильного покоя. Обратите внимание, дефект массы ядра указывает на определенную разницу между массой ядра и суммой масс всех ядер нуклона.
Энергия фотона
Лучи света распространяются как постоянный поток локализованных в пространстве дискретных элементов. Некоторые путают и считают, что это непрерывный волновой процесс, который движется со скоростью света в вакууме. 1926 год фотоны получили своё название.
Энергия фотона - это квант электромагнитного излучения или активность элементарной частицы.
Энергия фотон не обладает массой однако скорость имеет внушительную, равную скорости света.
Получается энергия растет прямо пропорционально росту частоты и уменьшения длинные волны.
Импульс фотона:
Фототок это такой процесс, который возникает в той цепи, где пластина присоединена к отрицательному полюсу фотокатода. Этот процесс протекает параллельно с освещением фотокатода. Сам процесс пропорционален насыщенности света, который падает на цинковую пластину.
Скорость радиоактивного распада
Этот показатель являет собой какое-то количество распадов за определенное время
Продифференцируйте выражения и вы определите зависимость времени и числа атомов, так все станет гораздо понятнее:
Теперь мы можем увидеть скорость постоянного радиоактивного распада:
Отметим, зависимость количества не разрушившихся радиоактивных атомов от времени и коэффициента распада описывается одно постоянной
На сегодня основами учения атомной физики являются оптическая спектроскопия, теория атома, радиоспектроскопия, физика ионных и атомных столкновений, рентгеновская спектроскопия. Радиоспектроскопия изучает только малые кванты, в то время как рентгеновские исследования проводятся для излучения атомов, в сотни тысяч квантов.
Главная задача атомной физики - детально определить в каком состоянии находится атом и изучить это самое состояние. Изучение проводят в обозначении вероятных значений интенсивности. И другими величинами которые могут описать состояние атома.
Сейчас проводят исследования в попытках изучить сверхтонкую структуру разных уровней энергии, трансформацию этих уровней под воздействием электромагнитного поля.
Теперь вы понимаете, что атомная физика тесно связана со всем разделами физики и других наук. Понимание строения атомов имеют огромное большое мировоззренческое значение. А понятие "Стабильности" самых мелких частиц может объяснить стабильность различных химических веществ во внешней среде и особенность взаимодействия этих частиц между собой. А такое понятие как "Пластичность" отражает способность атома изменять свои свойства при разнообразных внешних воздействиях, что помогает объяснить вероятность возникновения сложных концепций, уникальное свойство менять форму внутренней организации.
Так возникают некоторые вопросы. С одной стороны атом он неизменен и то что существовало в древние времена не претерпело никаких изменений в современности. С другой стороны данные полученные в ходе современных исследований указывают, что в атомной структуре очень много противоречивой информации и множество загадок ещё придется разгадать. Но это уже хорошее подспорье для критики атомизма.