Picture5 (3)

14

Reakcje jądrowe

Reakcje jądrowe dzieli się ogólnie na cztery grupy: proste reakcje jądrowe, kruszenie jąder, rozszczepianie jąder i reakcje termojądrowe.

Prostu reakcje jądrowe polegają na bombardowaniu jąder cząstkami o mniejszej energii, czemu towarzyszy emisja jednej lub dw u cząstek elementarnych. np. elektronu, protonu lub neutronu.

kruszenie jąder ma miejsce pod wpływem bombardowania jąder cząstkami o wyższej energii. Powstają wtedy różne izotopy pochodzące z rozpadu jąder większych. Cząstki bombardujące są przyśpieszane w akceleratorach (liniowych cyklotronach itd.).

Rozszczepienie jąder atomowych nietrwałych polega na bombardowaniu ich neutronami. Jądra rozpadają się na dwa fragmenty o zbliżonych masach i równocześnie z tym procesem następuje emisja neutronów, które powodują łańcuchowy bieg reakcji. Rozszczepieniu ciężkich jąder towarzyszy wydzielanie się dużych ilości energii na skutek tzw. defektu masowego. Część masy zostaje zamieniona w energię zgodnie z równaniem Einsteina:

Z7    2

E-m•c ,

gdzie: oznaczenia jak wcześniej.

Rozszczepienia ciężkich jąder uranu ²^U lub plutonu ²^Pu dokonuje się w bombach atomowych. Z l g uranu ulegającego rozszczepieniu uzyskuje się 82 • 10'’ kJ energii.

Reakcje termojądrowe polegają na syntezie jąder najlżejszych na jądra cięższe. Przykładem może być łączenie się dwóch jąder deuteru ²D przypadających

na jedno jądro helu \ Ile. Wydzielają się przy tym ogromne ilości energii, znacznie większe niż w przypadku rozszczepienia jąder ciężkich. Reakcje termojądrowe są wykorzystywane w bombach wodorowych o ogromnej mocy.

1.3. Wybrane wiadomości o świetle i ruchu cząstek

Światło ma naturę dwoistą, korpuskularno-falową. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne o różnych długościach fal A.. Na rys. I przedstawiono przedziały długości fal dla różnych rodzajów promieniowania.

Promieniowanie rozchodzi się w próżni z prędkością c 2,99792458- 10* ms \ w przybliżeniu 100 tys. km/s.

fale radiowe	mikro fale	podczerwień	nadfio let	promieniowanie rentgenowskie	prom nic
10' 10^2 10°	10 ^2	KT* 10^6	10^s	10“'“ 10 ^12	10

Rys. 1. Długości fal promieniowania elektromagnetycznego w metrach

c

Częstotliwość drgań światła v = —. Im większa jest częstotliwość di>

A

tym światło niesie większą energię.

Ciała materialne posiadają zdolność pochłaniania (absorbcji) światki chłanianie polega na wielokrotnym odbiciu promienia, połączonym ze stopi wym zmniejszaniem jego energii. Im większa jest zdolność absorpcyjna, i większa jest zdolność wysyłania promieniowania, czyli zdolność emisyjna, r lepiej światło pochłania ciało doskonale czarne, które jest także zdolne do i większej emisji promieni o tej samej długości fali. Natężenie emisji narasta o ze wzrostem temperatury i zależy również od długości fali A promieniowania

W 1900 r. M. Planck przyjął, że światło jest absorbowane i emitowane w sposób ciągły, lecz porcjami, które nazwał kwantami energii. Wielkość tal go kwantu sjest wprost proporcjonalna do częstotliwości drgań promieniowi v wyrażanej w hercach (Hz): e = hv. W równaniu tym //jest stalą Plancka \ wartość wynosi: h = 6,626176 • 10 ³⁴ Js. Wzrostowi v odpowiada wzrost wici ści kwantu energii. Teoria kwantów umożliwiła m.in. wyjaśnienie efektu /< elektrycznego. Po naświetlaniu powierzchni metalu promieniowaniem nad li' towym powierzchnia ta emituje elektrony. Jeśli częstość drgań światła jest . niska, to efekt fotoelektryczny nie występuje. A. Einstein wyjaśnił, że św i jest strumieniem fotonów o energii e =//v i że dla wyrwania elektronu z wierzchni metalu potrzebna jest dostatecznie duża energia kwantu. Nadi energii kwantu jest zamieniany przez elektron w energię kinetyczną ciekli

/■    ¹ iii, \’j (gdzie: ///,. masa elektronu, v - szybkość elektronu).

2

/derzenie fotonu ze swobodnym elektronem powoduje zwiększenie enc elektronu i spadek energii fotonu, a więc jego częstotliwości drgań. Jest to i efekt < 'oinf)tona, wskazujący na korpuskulartty charakter promieniowania.

Według de Mroglie a ruch fotonów i cząstek elementarnych (elektron piołunów, neutronów) można opistu jako ruch koipuskuly (cząstki o określi ma le) lub juko im li luli < ząslka o masie m pęd/ącc| z szybkośi ią c opisnji

lalą i U lliuglle a o dlugmu i k ■    ^    ^    / lównania lego wynika, że im '

mc />

siei zka lilii wlęloi/ą imiii, Imii 11 lit lo|- z o g -.1 spię/ona / nią długo,i lali N