Физические явления, физика, статьи по физике.

Если   энергия  фотона  больше  этой величины, то только часть его массы превращается, в   массу  покоя  частиц  пары.   При этом   их полная, масса равна массе фотона, из которого, они возникли: частицы пары движутся с такой скоростью, что прирост их массы, обусловленный движением, соответствует  избытку  массы  фотона,  не  превратившемуся  в массу покоя частиц, Следовательно, полную энергию пары    электрон — позитрон,    возникшей    из    фотона гамма-излучения, мы можем разделить на две части. Одна  часть,   в   точности   равная 2/поС2   (то— масса покоя электрона и позитрона).,:— это массы покоя двух образовавшихся элементарных частиц, Другая часть — это их кинетическая энергия; движение частиц,  как мы уже знаем, сопровождается увеличением их массы,. которое незаметно при  малых  скоростях,  но  становится  существенным,  при, скоростях сравнимых со скоростью света. Таким образом, соотношение между, массой,

и энергией (как иногда говорят, эквивалентность, массы, и энергии), по сути дела, выражает и закон сохранения массы. Подчеркнем, что речь здесь идет уже не о массе покоя, которая может изменяться в ходе процессов взаимодействия (например, при. рождении пары электрон — позитрон), а о полной (релятивистской), массе.

Comments Off

До 80-х годов XX века не было спутникового телевидения. Телевизоры в каждой квартире показывали одни и те же программы. Лишь в 90-х годах на балконах и крышах наших домов появляются антенны-тарелки, и мы получаем возможность смотреть 20-30 программ. Антенну можно направить на другой спутник, и мы увидим 20-30 новых программ. Но не кажется ли вам удивительным, что спутники, на которые мы направляем антенны, все время “висят” в одной точке неба? Ведь спутники должны летать вокруг Земли…

Вспомним, что обращение спутника по орбите вокруг Земли, а также вращение Земли вокруг своей оси – примеры периодических движений. Земля вращается с периодом 24 часа. И если спутник тоже будет иметь период обращения по орбите 24 часа, то он будет двигаться одновременно с вращением Земли, постоянно “пролетая” над одной и той же точкой Земли. Такие спутники и орбиты называются геостационарными. Они находятся на высоте » 30000 км от поверхности Земли. Подсчитаем, с какой скоростью летают по ним спутники. Длину орбиты можно подсчитать по формуле длины окружности: l = 2pR. Время одного оборота спутника по орбите (период) – 24 часа. Вычисляем:

В ходе этого рассуждения мы вывели формулу для расчета скорости тела, равномерно движущегося по окружности:

Вспомним также, что , следовательно:

Так вычисляют ускорение равномерного движения по окружности.

No Comments »

Почему человек ничего не знал о выделении столь значительной
энергии? (Ведь человек всегда знал о выделении относительно
небольшой энергии, скажем при горении свечи.) Ответ
очень прост. При распаде урана действительно выделяется
огромное количество энергии, однако процесс ее выделения
растянут во времени. Для выделения половины этой энергии,
или 2 500 000 килокалорий, урану необходимо 4 500 000 000 лет.
За одну же секунду уран выделяет намного меньше энергии,
чем пламя свечи.
Существуют изотопы, радиоактивность которых интенсивнее
радиоактивности урана-238. Рассмотрим полоний-212, дочерний
нуклид тория-232, всегда присутствующий в его рудах. Испуская
альфа-частицу, 1 грамм полония-212 распадется до свинца-208,
теряя в результате 0,046 миллиграмма массы, то есть шестую часть
массы, теряемой ураном. Значит, при распаде полония-212 выде-ляется лишь одна шестая часть энергии, выделяемой при распаде
урана-238. При распаде полония-212 высвобождается менее
1 ООО ООО килокалорий. Столько же энергии выделяется при взрыве
1000 тонн тротила. Однако период полураспада полония-212
менее половины секунды, и вся эта энергия освобождается за
один миг. Однако набрать целый грамм естественного полония-
212 невозможно, даже если собрать весь полоний-212, содержащийся
в земной коре.
В 1919 году необходимость поиска естественных источников
высокорадиоактивных изотопов отпала, так как появилась возможность
их синтезировать. Образно говоря, путем бомбардировки
альфа-частицами и ускоренными протонами стало возможно
заставить стабильные изотопы лезть вверх по «энергетической
горке» и превращаться в радиоизотопы, после чего радиоизотопы
рано или поздно съезжали обратно к подножию горы. Можно
ли использовать выделяющуюся при этом энергию?
Конечно можно; она и используется каждый раз, когда счетчик
фиксирует радиоизотоп или радиоизотоп выступает в роли
источника бомбардирующих частиц. Однако это невыгодно: для
того чтобы заставить изотопы взобраться по «энергетической
горке», нужно гораздо больше энергии, чем та, что выделяется
в результате его спускания вниз.
Но возможно ли сделать так, чтобы получаемая энергия была
выше затрачиваемой? С одной стороны, можно уменьшить количество
потребляемой энергии, если заставить образующийся радиоизотоп
образовывать другие радиоизотопы самостоятельно.
Так, в случае попадания нейтрона в ядро углерода-12 при
определенных условиях ядро может поглотить нейтрон и испустить
два нейтрона. Реакцию можно записать следующим образом:
6С12 + „л1
т 6С” + „я1 + 0л1 (Уравнение 11.2)
или
С12(л, 2л)С”.

No Comments »

Электроны могут находиться лишь на описанных квантовыми
числами орбитах. Когда электронов несколько (а у всех элементов,
кроме водорода, их по два и более), они распределяются
по орбитам, причем первой заполняется ближняя к ядру
орбита.
Но сколько электронов могут находиться на одной и той же
орбите одновременно? В 1925 году австрийский физик Вольфганг
Паули (1900—1958) предположил, что, раз спектр каждого
элемента уникален, значит, внутри каждого атома не могут
существовать электроны с идентичными квантовыми числами,
хотя бы одно из четырех должно отличаться. То есть на произвольной
орбите, будь то круговая, эллиптическая или накрененная,
могут вращаться максимум 2 электрона, причем один
из них по часовой стрелке, а второй — против. Этот принцип
существования двух электронов с противоположными спинами
называется принцип исключения Паули.
Теперь мы можем определить количество электронов на каждой
представленной соответствующим квантовым числом группе
орбит.
Пусть п = 1, тогда L - 0 и т = 0, т. е. характеристики единственной
орбиты — 1/0/0. На такой орбите могут находиться
два электрона с противоположными спинами. Общим числом
электронов первой группы орбит (п = 1) является 2.
Теперь предположим, что п = 2, тогда L = 0 или 1, а т = 0,1
или — 1; при L = 0 и т = 0. Тогда для п = 2 существуют 4 возможные
орбиты: 2/0/0; 2/1/0; 2/1/1 и 2/1/—1. На каждой из этих
орбит могут находиться по два электрона с противоположными
спинами, следовательно, общее число электронов второй
группы орбит — 8.
Таким же образом можно определить, что общее число
электронов следующей группы орбит (и = 3) равняется 18. То
есть максимальное количество электронов группы орбит п
можно вычислить по формуле 2л2. Отсюда для группы орбит 4
(и = 4) общим числом электронов является 32, для п = 5 — 50
и т. д.

No Comments »