Ядерная физика для чайников: “Ядерная физика” для начинающих

Содержание

“Ядерная физика” для начинающих

Издательством “Просвещение” выпущен учебник “Ядерная физика”, среди авторов которого – специалисты резидента ОЭЗ “Дубна” компании “ИнтерГрафика”. Сегодня новый учебник, рассказывающий о том, из чего состоит окружающий мир, уже начали использовать для обучения в российских школах.

Специалисты “ИнтерГрафики” совместно с учеными из Объединенного института ядерных исследований и НИЯУ МИФИ стали авторами учебника по ядерной физике для учащихся 10-11-х классов. Этот учебник может стать основой курса по выбору, если ядерную физику захотят изучать, например, ученики физико-математического или инженерного классов.

Важной особенностью нового издания является наличие дополнительных компьютерных средств обучения, помогающих расширить изучаемый материал, а значит, способствующих его более глубокому изучению. На страницах учебника есть QR-коды, с помощью которых можно на смартфоне или планшете посмотреть красочные 3D-модели сложных физических устройств или визуализации описываемых физических процессов.

Кроме того, для учебника разработано специальное электронное приложение с видеолекциями, дополнительными задачами и упражнениями, виртуальными лабораторными работами, ссылки на которые приводятся в учебнике.

Таким образом, особенностью курса является наличие дополнительных материалов для полного погружения – в конце каждой главы есть ссылка на тесты для самопроверки, видеолекции по теме урока и даже виртуальный исследовательский практикум в виде интерактивных лабораторных работ. Учебник призван увлечь юных читателей и стать проводником в мир фундаментальной науки. Тех, кто интересуется ядерной физикой, он погружает в историю возникновения Вселенной, рассказывает об удивительных исторических открытиях в данной области и популярно объясняет, что является для современной науки “кирпичиками” материи, из которой состоим мы сами и окружающий нас мир. Курс ядерной физики может быть полезен и учащимся, которые хотят получить современную инженерную специальность, работать в области ядерной энергетики или нанотехнологий.

– Важно, что учебник для старшеклассников рассказывает не только об основных законах ядерной физики и их применении в технике, медицине, геологии, экологии, но и о современных перспективных исследованиях, – комментирует появление нового издания заместитель председателя правительства Московской области

Вадим Хромов. – Надо отметить, что на его страницах на понятном для школьников уровне рассказано о главных направлениях исследований Объединенного института ядерных исследований, использованы исторические архивные материалы этого международного научного центра, в которых отражен вклад выдающихся ученых Дубны в становление и развитие ядерной физики. Это очень своевременное издание, поскольку сегодня в масштабном проекте РосОЭЗ создается ядерно-физическое направление, и профориентация школьников в дальнейшем поможет привлечь в Дубну еще больше талантливой молодежи.

Недавно на базе Учебно-научного центра ОИЯИ с успехом прошла презентация учебника “Ядерная физика”, в которой приняли участие учителя физики из самых разных городов России, Украины и Беларуси. На презентации авторы ответили на вопросы педагогов и дали свои комментарии по каждой главе. Участников встречи особенно впечатлила нестандартная подача материала, когда, считав QR-код со страницы учебника, можно просмотреть видео или изучить интерактивную таблицу Менделеева, познакомиться с 3D-моделями эксперимента по синтезу новых сверхтяжелых элементов или сооружаемого в Дубне коллайдера NICA – уникального научного мегапроекта.

Учебник выпущен издательством “Просвещение” тиражом 2000 экземпляров. Сотрудники резидента ОЭЗ “Дубна” компании “ИнтерГрафика” уже получают письма от преподавателей физики со всех уголков России. Они благодарят за уникальное издание и сообщают о том, что запланировали по нему курсы в своих школах. Таким образом, сегодня мы можем говорить о том, что особая экономическая зона в Дубне – это не только информационные технологии и инновации, но и просветительская деятельность, направленная на формирование научного мировоззрения подрастающего поколения.

www.

oezdubna.ru
 

Кратко о ядерной физике – Класс!ная физика

Кратко о ядерной физике

Подробности
Просмотров: 537

«Физика – 11 класс»

1.
В ядерной физике изучаются структура и превращения ядер.
Для регистрации и изучения столкновений и взаимных превращений атомных ядер и элементарных частиц используют специальные устройства.
К их числу относятся счетчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера, фотоэмульсии.

2.
В конце XIX в. А. Беккерель открыл явление радиоактивности.
Радиоактивность — явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие, сопровождающееся испусканием различных частиц.

Такие химические элементы, как уран, торий и др., самопроизвольно (без внешних воздействий) излучают α-, β- и γ-лучи.
Природа этих лучей различна: у-лучи — это электромагнитные волны малой длины волны (10-10—10-13 м), β-лучи — это поток электронов, а α-лучи представляют собой поток ядер атомов гелия.

3.
Э. Резерфорд установил, что радиоактивный распад есть самопроизвольное превращение атомных ядер, сопровождающееся испусканием различных частиц.
Согласно закону радиоактивного распада для каждого радиоактивного вещества существует определенный интервал времени, на протяжении которого его активность убывает в два раза.

Этот интервал времени называют периодом полураспада.
В зависимости от вещества период полураспада меняется в широких пределах: от миллиардов лет до долей секунды.

4.
Резерфорд впервые произвел искусственное превращение атомных ядер, бомбардируя их α-частицами, испускаемыми радиоактивными веществами.
Д. Чедвик с помощью подобных опытов открыл новую элементарную частицу — нейтрон.
Заряд нейтрона равен нулю, а масса примерно равна массе протона (лишь незначительно превышая ее).

5.
В. Гейзенберг и Д. Д. Иваненко предложили протонно-нейтронную модель атомного ядра.
Согласно этой модели ядро состоит из протонов и нейтронов.
Массовое число ядра А равно сумме числа протонов Z и числа нейтронов N:

А = Z + N

6.
Ядра с одним и тем же числом протонов Z, но с разным числом нейтронов N называются изотопами.
Их химические свойства тождественны.

7.
Протоны и нейтроны удерживаются внутри ядра мощными короткодействующими силами.

Эти силы называются ядерными.

8.
Важнейшим для всей ядерной физики является понятие энергии связи.
Энергия связи Есв равна той энергии, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны.
Энергия связи ядер в миллионы раз превышает энергию ионизации атомов.

9.
Изменения ядер при их взаимодействии друг с другом (или с элементарными частицами) называют ядерными реакциями.
При ядерных реакциях происходит выделение или поглощение энергии.

Большинство ядерных реакций наблюдается при столкновении ядер с заряженными элементарными частицами или легкими ядрами большой энергии.
Такую энергию они приобретают в ускорителях элементарных частиц или ионов.
Нейтроны не отталкиваются ядрами и поэтому могут вызывать ядерные реакции при небольших энергиях.

10.
Ядра урана, тория и других тяжелых элементов способны делиться под влиянием нейтронов.
При этом выделяется энергия порядка 200 МэВ.
При делении ядра испускается два-три нейтрона.
Это позволяет осуществить управляемую цепную реакцию в ядерных реакторах.
Неуправляемая реакция деления ядер используется в атомных бомбах.

11.
При столкновениях легкие ядра могут сливаться с выделением энергии.
Такие ядерные реакции могут проходить только при высоких температурах и поэтому называются термоядерными.
За счет термоядерных реакций Солнце и звезды выделяют энергию на протяжении миллиардов лет.
Осуществить управляемую термоядерную реакцию пока не удается.

12.
В нашей стране была построена первая в мире атомная электростанция.
Развивается строительство мощных атомных электростанций.

После аварии на Чернобыльской АЭС приняты дополнительные меры по безопасности атомных реакторов.

13.
Радиоактивные изотопы, получаемые с помощью ядерных реакторов и ускорителей частиц, находят применение в науке, медицине, сельском хозяйстве и промышленности.

14.
Радиоактивные излучения представляют большую опасность для живых организмов.
При работе с ними необходимо прибегать к специальным мерам защиты.

Источник: «Физика – 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин



Физика атомного ядра. Физика, учебник для 11 класса – Класс!ная физика

Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц — Открытие радиоактивности. Альфа-, бета- и гамма-излучения — Радиоактивные превращения — Закон радиоактивного распада. Период полураспада — Открытие нейтрона — Строение атомного ядра. Ядерные силы. Изотопы — Энергия связи атомных ядер — Ядерные реакции — Деление ядер урана — Цепные ядерные реакции — Ядерный реактор — Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии — Получение радиоактивных изотопов и их применение — Биологическое действие радиоактивных излучений — Краткие итоги главы — Три этапа в развитии физики элементарных частиц — Открытие позитрона. Античастицы

Ядерная физика – ЦОР – школа физики

Ядерная физика для чайников от Бориса Бояршинова

Подробности
Обновлено 31.07.2021 17:18
Просмотров: 1016

“Не так уж твёрд гранит науки” – телекурс для начинающих или наука для “чайников”.
Не обижайтесь на “чайников”!
Здесь все будет на понятном языке, просто, доходчиво и увлекательно!

Годится для старшеклассников, абитуриентов, студентов, преподавателей и всех заинтересованных лиц….

Ведет занятия на первом образовательном канале Борис Сергеевич Бояршинов – доцент, кандидат физико-математических наук.

1. История открытия ядерной энергетики ………………………смотреть

2. Радиоактивность и рентгеновские лучи ………………………смотреть

3. Частицы – носители взаимодействий ………………………смотреть

4. Методы регистрации частиц ………………………смотреть

5. Почему вещества радиоактивны ………………………смотреть

6. Взаимодействие с веществом радиоактивных излучений ………………………смотреть

7. Нейтронная физика ………………………смотреть

8. Космические лучи …………… …………смотреть

9. Нейтрино ………………………смотреть


10. Рентгеновская и гамма-астрономия ………………………смотреть

11. Меченые атомы ………………………смотреть

12. Интроскопия ………………………смотреть

13. Разделение изотопов ………………………смотреть

14. Ядерное топливо ………………………смотреть

15. Ядерные реакторы и Миф о дешевизме ядерной энергии ………………………смотреть

16. Ядерное оружие – величайший блеф в истории человечества ………………………смотреть

17. Термоядерный синтез ………………………смотреть

18. Физика плазмы ………………………смотреть

19. Магнитные ловушки для плазмы ………………………смотреть

20. Неядерные применения плазмы ………………………смотреть

22. Плазменные технологии …………………. …..смотреть

23. Радиоционные технологии ………………………смотреть

24. Эффект Мёссбауэра ………………………смотреть

25. Хронология ………………………смотреть

26. Дозиметрия ………………………смотреть

27. Защита от ионизирующих излучений ………………………смотреть

28. Соматические поражения клеток ………………………смотреть

29. Генетические повреждения ………………………смотреть

30. Существует ли проблема ядерных отходов? ………………………смотреть

31. Миф об опасности ядерной энергии ………………………смотреть

Лекции и демонстрации по квантовой физике — Кафедра общей физики

КУРС ЛЕКЦИЙ 

ПО КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ:

Лекция №1 “Квантовая микрофизика”

Содержание лекции: Линейчатые спектры поглощения и испускания, фотоэффект, излучение чёрного тела, теплоемкость и теорема о равнораспределении, закон Рэлея-Джинса, гипотеза Планка, законы теплового излучения.

Лекция №2 “Кванты и волны”

Содержание лекции: длинноволновый предел, уравнение Энштейна и опыты Милликена, фотоэффект, эффект Комптона, волновая оптика, гипотеза де Бройля, дифракция и интерференция, опыты Дэвиссона-Гермера, опыт Томсона, волновая функция, неопределенность Гейзенберга.

Лекция №3 “Формализм квантовой механики”

Содержание лекции: проблемы измерения в квантовой физике, волновая функция, супрепозиция состояний, операторы физических величин, соотношение неопределенности для координаты и импульса, уравнение Шредингера, поток вероятности.

Лекция №5 “Момент импульса в квантовой механике. Движение в центральном поле”

Содержание лекции: момент импульса в квантовой физике, математика в сферических координатах, собственные значения проекции момента, правила квантования момента импульса, движение в центральном поле, вид некоторых волновых функций, трехмерный осциллятор, спектры атомов и молекул, уравнение Шредингера для двух различимых тел, случай кулоновского потенциала, элементарная теория атома водорода, вращательные и колебательные степени свободы молекул.

Лекция №6 “Водородоподобный атом. Спин электрона”

Содержание лекции: «нулевые колебания» в молекуле, опыты Ленгмюра, опыты Резерфорда, квантовая теория атома водорода, уровни энергии, радиальная часть волновой функции, угловая часть волновой функции, спин электрона, гиромагнитное отношение, опыты Эйнштейна-де Гааза, опыт Штерна-Герлаха, классификация состояний электрона в атоме водорода, сложение моментов, полный момент импульса атома, тонкая структура уровней атома водорода, спин ядра и электрон-ядерное взаимодействие.

Лекция №7 “Сложный атом. Обменное взаимодействие”

Содержание лекции: Пространственная чётность состояния квантовой системы. Волновая функция пары частиц. Запрет Паули. Обменное взаимодействие. Гамильтониан Гейзенберга. Сложный атом. Термы. Правила Хунда. Правила Моделунга-Клечковского. Внутренние оболочки сложных атомов. Характеристическое излучение

Лекция №7 “Сложный атом. Обменное взаимодействие”

Содержание лекции: Пространственная чётность состояния квантовой системы. Волновая функция пары частиц. Запрет Паули. Обменное взаимодействие. Гамильтониан Гейзенберга. Сложный атом. Термы. Правила Хунда. Правила Моделунга-Клечковского. Внутренние оболочки сложных атомов. Характеристическое излучение

Лекция №8 “Атом в магнитном поле. Эффект Зеемана”

Содержание лекции: Связь момента импульса частицы и магнитного момента. Тонкая структура атомного уровня. Атомные термы. Атом в магнитном поле. Свободный атом (ион) в магнитном поле. Слабое поле: g-фактор. Эффект Зеемана в слабом и сильном поле. Правила отбора. Излучение и поглощение: Взаимодействие с электромагнитным полем. Чётность и дипольные электрические переходы. Магнитно-дипольные переходы

Лекция №9 “Правила отбора для излучения и поглощения. ЭПР и ЯМР”

Содержание лекции: «Золотое правило Ферми». Излучение и поглощение: Взаимодействие с электромагнитным полем. Чётность и дипольные электрические переходы. Магнитно-дипольные переходы. Переходы высокой мультиплетности. Классификация фотонов по мультплетности. Электронный парамагнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс. Импульсный ЯМР. Сверхтонкое взаимодействие и магнитный резонанс. Electron-Nuclear Dоuble Resonance

Лекция №10 “Строение ядра атома. Возбуждения ядер”

Содержание лекции: Спонтанные и индуцированные переходы. Способы изучения ядер. Опыты Резерфорда (Гейгера-Марсдена). Размеры ядра: эксперименты с мюонными атомами. Дифракция электронов на ядре. Неупругие процессы в ядре. Существование протонов в ядре. Существование нейтронов в ядре. Опыты Ф.Астона (масс-спектроскопия). Гипотеза Астона о строении ядра. Спектры зеркальных ядер. Энергия связи ядра. Удельная энергия связи.- Модель ядерных сил Юкавы. Капельная модель, формула Вайцзекера. “Долина стабильности”. Устойчивость «капли»

Лекция №11 “Оболочечная модель строения ядра. Возбужденные состояния ядер”

Содержание лекции: «Магические» ядра. Оболочечная модель, “магические числа”. Трёхмерный осциллятор в сферических координатах. Одночастичные возбужденные состояния ядра. Коллективные возбужденные состояния. Несферичность некоторых ядер. Гамма-излучение и гамма-изомеры. Полный гамма-спектр. Радиоактивность. Ядерные реакции. Закон радиоактивного распада и период полураспада. Энергетическая выгодность распадов. Альфа-распад. Закон Гейгера-Неттола. Бета-распады. Экзотические распады: протонная и нейтронная эмиссия. Спонтанное деление ядер

Лекция №12 “Применение радиоактивных распадов. Изотопная датировка” (Глазков В.Н.)

Содержание лекции: изотопная датировка; “Аксиоматика” радиоуглеродного метода; дендрохронология; поправки и калибровки геологическая датировка; рубидий-стронциевый метод; позитронная томография; синтез лёгких ядер; реакции синтеза в звёздах; дальнейший звёздный нуклеосинтез; мюонный катализ; сечение реакции; составное ядро; закон Бете

Лекция №14 “Обзор инструментов физики частиц” (Глазков В.Н.)

Содержание лекции: обнаружение частиц; БАК; счётчик Гейгера; камера Вильсона; пузырьковая камера; искровая камера; современные детекторы; превращения кварков; мюон, таон и «их» нейтрино; наблюдение W и Z бозонов в экспермиенте; адронные струи; бозон Хиггса; законы сохранения; эксперимент Ву; мюонная спектроскопия; сдвиг Лэмба; эффект Казимира; излучение Хокинга; проблема солнечных нейтрино и осцилляции нейтрино; ускорительные эксперименты по нейтринным осцилляциям; детектор Супер-Камиоканде; результат T2K; период осцилляций