Билеты по физике (стр. 9 из 9)
С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.
Билет 23.
Состав атомного ядра. Изотопы. Энергия связи ядра атома. Цепная ядерная энергия, условия её осуществления. Термоядерные реакции.
В 1932 году английский физик Джеймс Чедвик открыл частицы с нулевым электрическим зарядом и единичной массой. Эти частицы назвали нейтронами. Обозначается нейтрон n. После открытия нейтрона физики Д.Д. Иваненко и Вернер Гейзенберг в 1932 году выдвинули протонно-нейтронную модель атомного ядра. Согласно этой модели ядро атома любого вещества состоит из протонов и нейтронов. (Общее название протонов и нейтронов – нуклоны.) Число протонов равно заряду ядра и совпадает с номером элемента в таблице Менделеева. Сумма числа протонов и нейтронов равна массовому числу. Например, ядро атома кислорода 
состоит из 8 протонов и 16-8=8 нейтронов. Ядро атома 
состоит из 92 протонов и 235-92=143 нейтронов.
Химические вещества, занимающие одно и то же место в таблице Менделеева, но имеющие разную атомную массу, называются изотопами. Ядро изотопов отличаются числом нейтронов. Например, водород имеет три изотопа: протий – ядро состоит из одного протона, дейтерий – ядро состоит из одного протона и одного нейтрона, тритий – ядро состоит из одного протона и двух нейтронов.
Если сравнить массы ядер с массами нуклонов, то окажется, что масса ядра тяжёлых элементов больше суммы масс протонов и нейтронов в ядре, а для лёгких элементов масса ядра меньше суммы масс протонов и нейтронов в ядре. Следовательно, существует разность масс между массой ядра и суммой масс протонов и нейтронов, называемая дефектом массы. 
Так как между массой и энергией существует связь 
то при делении тяжёлых ядер и при синтезе лёгких ядер должна выделяться энергия, существующая из-за дефекта масс, и эта энергия называется энергией связи атомного ядра. 
Выделение этой энергии может происходить при ядерных реакциях.
Ядерная реакция – это процесс изменения заряда ядра и его массы, происходящий при взаимодействии ядра с другими ядрами или элементарными частицами. При протекании ядерных реакций выполняются законы сохранения электрических зарядов и массовых чисел: сумма зарядов (массовых чисел) ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядов (массовых чисел) конечных продуктов (ядер и частиц) реакции.
Цепная реакция деления – это ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции. Необходимым условием развития цепной реакции деления является требование 
где k – коэффициент размножения нейтронов, т.е. отношение числа нейтронов в данном поколении к их числу в предыдущем поколении. Способностью к цепной ядерной реакции обладает изотоп урана 235U. При наличии определённых критических параметров (критическая масса – 50 кг, шаровая форма радиусом 9 см) три нейтрона, выделившиеся при делении первого ядра, попадают в три соседних ядра и т.д. Процесс идёт в виде цепной реакции, которая протекает за доли секунды в виде ядерного взрыва. Неуправляемая ядерная реакция применяется в атомных бомбах. Впервые решил задачу об управлении цепной реакцией деления ядер физик Энрико Ферми. Им был изобретён ядерный реактор в 1942 году. У нас в стране реактор был запущен в 1946 году под руководством И.В. Курчатова.
Термоядерные реакции – это реакции синтеза лёгких ядер, происходящие при высокой температуре (примерно 107 К и выше). Необходимые условия для синтеза ядер гелия из протонов имеются в недрах звезд. На Земле термоядерная реакция осуществлена только при экспериментальных взрывах, хотя ведутся международные исследования по управлению этой реакцией.
Билет 24.
Вопрос 1. Радиоактивность. Виды излучений и методы их регистрации. Биологическое действие ионизирующей излучений.
Радиоактивность – это испускание ядрами некоторых элементов различных частиц, сопровождающиеся переходом ядра в другое состояние и изменением его параметров. Явление радиоактивности было открыто опытным путём французским учёным Анри Беккерелем в 1896 году для солей урана. Он заметил, что соли урана засвечивают завёрнутую во много слоёв фотобумагу невидимым проникающим излучением.
Английский физик Резерфорд исследовал радиоактивное излучение в электрических и магнитных полях и открыл три составляющие этого излучения, которые были названы a-, b-, g-излучением.
a-Распад представляет собой излучение a-частиц (ядер гелия) высоких энергий. При этом масса ядра уменьшается на 4 единицы, а заряд – на 2 единицы (рис.).
b-Распад – излучение электронов, заряд которых возрастает на единицу, массовое число не изменяется.
g-излучение представляет собой испускание возбуждённым ядром квантов света высокой частоты. Параметры ядра при этом излучении не меняются, ядро лишь переходит в состояние с меньшей энергией. Распавшееся ядро тоже радиоактивно, т.е. происходит цепочка последовательных радиоактивных превращений. Процесс распада всех радиоактивных элементов идёт до свинца. Свинец – конечный продукт распада.
Приборы, применяемые для регистрации ядерных излучений называются детекторами ядерных излучений. Наиболее широкое применение получили детекторы, обнаруживающие ядерные излучения по производимой ими ионизации и возбуждению атомов вещества: газоразрядный счётчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера. Существует также метод фотоэмульсий, основанный на способности пролетающей частицы создавать в фотоэмульсии скрытое изображение. След пролетевшей частицы виден на фотографии после проявления.
Радиоактивные излучения оказывают сильное биологическое действие на ткани живого организма, заключающееся в ионизации атомов и молекул среды. Возбуждённые атомы и ионы обладают сильной химической активностью, поэтому в клетках организма появляются новые химические соединения, чуждые здоровому организму. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и элементы клеточных структур. В человеческом организме нарушается процесс кроветворения, приводящий к дисбалансу белых и красных кровяных телец. Человек заболевает белокровием, или так называемой лучевой болезнью. Большие дозы излучения приводят к смерти.