«атом және атом ядросының физикасы» ПӘнінен зертханалық ЖҰмыстарды орындауға арналған оқУ-Әдістемелік қҰрал
жүктеу/скачать 1,78 Mb.
|
Косжанова А.Г. Атом және атом ядросының физикасы пәнінен зертханалық жұмыстарды орындауға арналған оқу-әдістемелік құрал
- Бұл бет үшін навигация:
- Құрал-жабдықтар
| Зертханалық жұмыс №1 (виртуалды)
α-БӨЛШЕКТЕРДІҢ ШАШЫРАУЫ БОЙЫНША РЕЗЕРФОРД ТƏЖІРИБЕСІН МОДЕЛДЕУ Жұмыстың мақсаты: Резерфордтың формуласын тəжірибелік тексеру. Құрал-жабдықтар: Компьютер, бағдарлама (бастапқы берілгендер: α-бөлшектер, алтын атомының ядросы). Жұмыстың қысқаша теориясы Ағылшын ғалымы Резерфорд 1908—1911 ж.ж. жүргізілген тəжірибелерінде атом ішіндегі зарядтың таралуын зерттей отырып Томсон моделінің қате екенін дəлелдеді. Резерфорд тəжірибелерінде жұқа алтын фольга арқылы өткендегі а-бөлшектердің шашырауын қарастырды (алтынның созымдылық қасиеті өте жоғары, одан өте жұқа фольга жасауға болады). Тəжірибеде қолданылған фольга қалыңдығы – 6·10-7 м шамасында. Моноэнергетикалық, яғни энергиялары 7,68 МэВ α-бөлшектердің көзі ретінде радиоактивтік препарат - Ро-214 қолданылған. 1 909 ж. жүргізілген тəжірибелерінен Резерфорд α-бөлшектердің заряды оң ал шамасы 2е-ге тең, екенін тапқан еді, α-бөлшектердің шашырауын зерттейтін құралдын схемасы 1.1–суретте берілген. α-бөлшектер көзінен шыққан бөлшектер қорғасын коллиматорлардан өтіп өте жіңішке шоқ ретінде алтын фольгаға түседі (қорғасын α-бөлшектерді жақсы жұтады). Алтыннан шашыраған α-бөлшектер күкіртті мырыш (цинк) жағылған экранға түскен. Экранға түскен əрбір бөлшек экранда жарықтың жылтылдауын (сцинтиляциясын) туғызады. К өптеген α-бөлшектер фольгадан өткенде өзінің əуелгі бағытын сақтаған, немесе əуелгі бағытынан кішкене φ бұрышқа ауытқыған бөлшектер микроскоп экранына түседі. α-бөлшектер ауаның молекуласына соқтықпас үшін құрал түгелімен вакуум ыдысқа орналастырылған. Шашыраған бөлшектердің аз ғана бөлігі 135 – 150°-қа, ал кейбіреулері тіпті 180°-қа жақын бұрышпен кері бұрылған (шамамен 20 000 бөлшектен біреуі). Резерфорд α-бөлшектердің оң заряды бар ядроның кулондық өрісінде ауытқуын теория жүзінде қарастырып, ядро зарядының шамасын есептеген. 1.2-суретте α-бөлшектің q заряды бар ядродан ауытқуы көрсетілген. Шашырау теориясы бойынша нысана қашықтығы дегеніміз, егер бөлшектің тебу күші болмаса, ядроға ең жақын келетін ара қашықтық . Кулон күші əсерінен кейбір α-бөлшек өзінің траекториясын өзгертіп ABC сызығының бойымен, яғни гипербола бойымен қозғалады, белгілі бір φ бұрышына шашырайды. Əсер етуші Кулон күшінің шамасы: (1) м ұндағы – α-бөлшектің заряды, r – α-бөлшек пен ядроның центрлерінің ара қашықтығы, – электрлік тұрақты. Нысана ара қашықтығы р өзгергенде шашырау бұрышы φ əр түрлі болады. Ал, ядроға тура бағытталған α-бөлшектің нысана қашықтығы болады да, бір нүктесіне дейін келіп, ең минимал ара қашықтығында кейін бұрылады. α-бөлшектің ядромен əсерлесуін сипаттау үшін денелік бұрышпен шашыраған конустық бетпен шектелген бұрышы бар денелік бұрыш ішіндегі α-бөлшек санын білу қажет. 1.3-суретте осындан кішкене бұрышпен шашыраған α-бөлшектер экрандағы C сақинасына, ал Резерфорд тəжірибесінде микроскоп экранына түсіп жылтылдау туғызады. Фольгаға бағытталган бүкіл α-бөлшектердің тығыздығы, яғни бірлік уақытта бірлік ауданға түсетін бөлшек саны , ал кішкене ғана элементар денелік бұрыш ішінде шашыраған α-бөлшек саны болсын делік. Осы жалпы нысанаға бағытталған α-бөлшектердің ішінен денелік бұрышының ішінде шашыраған бөлігін алсақ, бұл шашыраудың эффективтік қимасы деген шаманы береді. атом физикасында жиі қолданылатын шама, өлшем бірлігі – , яғни өлшемі аудан өлшеміндей. Aтом физикасында көбінесе қолданылатын өлшем–барн (б), . Эффективтік қима шашырату центрінің ерекшелігімен сипатталады. Сонда, Резерфорд бойынша шашырау теориясына сүйенсек, α-бөлшек пен ядроны нүктелік оң зарядтар, олар бір-біріне Кулон заңы бойынша əсер етеді деп есептесе, бұрышынын ішіндегі шашыраған α-бөлшектер санын табуға мүмкіндік болады: (2) мұндағы Е – α-бөлшектің жалпы энергиясы. (2) формуласы Резерфорд формуласы деп аталады. (2) формуласын өзгертіп, келесі түрде жазамыз: (3) Тəжірибеде қарастырған α-бөлшектер моноэнергетикалық болғандықтан, формуласындағы шамасы тұрақты болуы керек. Оқушылары Гейгер мен Марсденнің жүргізген тəжірибелерінің нəтижесінде Резерфорд формуласының дұрыстығы дəлелденді. жүктеу/скачать 1,78 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|