Дәріс тақырыбы: Физика тарихы курсына кіріспе
жүктеу/скачать 0,87 Mb.
|
Дәріс тақырыбы Физика тарихы курсына кіріспе-emirsaba.org (1)
| Эдвин Шредингер 1887 жылы 12 тамызда дүниеге келген.1914 жылы Венадағы университетті бітірді, және 1920 дейін осы университетте жұмыс жасады. 1920 жылдан 1927 дейін Штутгарте, Цюрихе, Беслауда ал 1927 жылдан Берлинде жұмыс жасады. Үкімет басына гитлерліктер келген соң , Англияға көшті,ал одан соң 1933- 1935 жылы Оксфордта жұмыс жасады. 1936 жылдан 1938 жылдары Австрияда өмір сүрді, ал одан соң Бельгияға кетті. Бельгияның оккупациясы Ирландияға көшірді. Енді екі физиктерге кішкене автобиографиялық шолу жасайық. Вена университетінің профессоры болды. 1940жылдан 1956 жылға Дублиндік университетте профессор болды. 1956 жылы Шредингер 1960 жылы 4 қаңтарда өмірден өтті.
1933 жылы Шредингер кванттық механикадан Поль Диракпен Нобель сыйлығын алды. 1934 жылы СССР дың Ғылым академиясының шеттілдік азаматы болды. Макс Борн 1882 жылы 11 желтоқсанда өмірге келді. 1990жылы Геттингендік университеттің доценеті болды. 1919 жылы Франкфурт- на –Майн университетінің профессоры болды.Геттинген университетінің профессоры болғанда ол университеттің атағы жақсы еді, онда Америка және Еуропа ғалымдары келді. Борн 1913 жылы қатты дененің динамикалық теориясын дамытты. 1923 жылы кванттық механиканың жаңа белестерін анықтап жатқан. 1934 жылы Ғылым академиясының мүшесі болып қабылданды. Бұл кезде ол Фашистік Германиядан Англияға көшті, Кембридждегі кафедраны басқарды. 1954 жылы Борн Нобель сыйлығын алды. 1970жылы 5 қаңтарда дүниеден өтті. Тақырыпты бекітуге арналған сұрақтар: 1. П.Зееман эффектісі және оны түсіндіруі. 2. Эдвин Шредингер 3.Де Бройл идеясы 4.Спиннің ашылуы 5. Макс Борн №25 дәріс Дәріс тақырыбы: Ядролық физика Дәріс жоспары 1. Ядролық физиканың дамуы. 2. Атом энергетикасының басталуы 3. Изотоптардың ашылуы. Резерфорд 1911ж мамырда атомның ядросы болатындығын ашты α -бөлшектердің шашырауындағы көптеген тәжірибелер Резерфордтың атомның ядролық құрылымы мен оның әйгілі формуласы туралы идеяларын растады. Сонымен бірге теорияның экспериментпен келісімі α-бөлшектердің ауыр элементтермен шашырауы жағдайында ғана байқалды. Α-бөлшектердің әртүрлі бағыттар бойынша жарық элементтерімен шашырауы теория болжағаннан өзгеше болды. Бұл жағдайда α-бөлшектердің "қалыпты емес" шашырауы туралы айтылды. Олар мұны былай түсіндірді: ауыр атомдардың ядросының заряды өте үлкен болғандықтан, олардың және бөлшектердің арасындағы серпімді күштер өте үлкен. Бұл күштер α-бөлшектердің ядродан салыстырмалы түрде алыс бағытта ауытқуына әкеледі. Ядро заряды салыстырмалы түрде аз болатын жеңіл элементтер жағдайында α бөлшектері ядроға жақын орналасуы үшін және тіпті оған енуі үшін импульсивті күштер әлдеқайда әлсіз болады. Мұндай дәлелдер Резерфордты тез α-бөлшектердің көмегімен атом ядроларының бөліну мүмкіндігі туралы ойға алып келді. Бірқатар тапқыр тәжірибелер жасағаннан кейін Резерфорд таңқаларлық ашылуға келді - азотты тез α-бөлшектермен бомбалау кезінде сутегі атомының ядролары оның ядроларының ішектерінен ұшады.Бастапқыда сутегі атомының ядросын "Барон" деп атау керек еді ("барос" сөзінен - ауыр), бірақ мұндай атау таралмады және бірден қабылданған "протон" ("протос" - бірінші, бастапқы) деген тағы бір термин табылды .физиктер. Көптеген эксперименттерді аяқтағаннан кейін Рутерфорд протон барлық атомдардың ядроларының құрамына кіреді деген қорытындыға келді. Сонымен, Праут болжағандай сутегі атомы емес, сутегі атомының ядросы барлық атомдардың ажырамас бөлігі болып табылады. Рутерфордтың сипатталған тәжірибелері тек Протонның мінез-құлқын байқауға мүмкіндік берді, ал α-бөлшектің және ядроның қалған бөлігінің тағдыры белгісіз болып қалды. Азот атомдарын α-бөлшектермен бомбалаумен байланысты драманың бұл бөлігін 1925 жылы ағылшын физигі Патрик Блэкетт (1897-1974) зерттей бастады. Ол Вильсон камерасының көмегімен іздерді ("трэки") зерттеді. Бұл өте ауыр жұмыс болды, өйткені α-бөлшектердің ядроларын жою ықтималдығы шамалы. Трансформацияның α табиғаты туралы сенімді тұжырымдарға келу үшін Блэкетт 20 мыңнан астам Вильсон фотосуреттерін түсірді. Осы фотосуреттердің ішінен ол азот ядросының бөлінуін көрсететін сегізді ғана тапты. Оларда а-бөлшектің майлы ізі "шанышқымен" үзіледі: а-бөлшектің орнына басқа екі із пайда болады. Олардың бірі оттегі атомына, екіншісі Протонға жатады. Мұндай суреттерді зерттеу нәтижесі Резерфорд өз тәжірибелерінде азот атомының ядросының жойылуын емес, оған а бөлшегінің енуі нәтижесінде осы ядроның өзгеруін байқады деген қорытындыға келді. Блэкетт зерттеулері протонның бар екендігінің айқын және нақты дәлелі болды. Еркін протон тұрақты бөлшек болып табылады – эксперименттік мәліметтерге сәйкес Протонның орташа өмір сүру уақыты 1030 жылдан асады. Резерфорд атом ядросын ашқаннан кейін көп ұзамай француз физигі Пол Лангевен (1872-1946) атомның ядролық моделі Радиоактивті ыдырау туралы мәліметтерге сәйкес келмейтінін атап өтті. Ол радиоактивті заттар β сәулелерін де шығаратынына назар аударды, олар, мүмкін, атомның тереңдігінен шығады. Сондықтан ол атом ядросында электрондар да болуы керек деп ұсынды. Бұл көзқарасты көптеген физиктер қолдады. Атап айтқанда, Мария Кюри Склодовская атомда "негізгі" немесе "ядролық" электрондар, сондай-ақ "перифериялық" электрондар бар деп санайды. "Ядролық" электрондардың шығуы атомның өзін бұзуға әкеледі, ал" перифериялық " электрондарды химиялық табиғатын өзгертпестен атомнан ажыратуға болады. Dra құрамына протондардан басқа электрондарды қосу қажеттілігі келесідей негізделді. Мысалы, гелий атомын қарастырайық. Оның атомдық салмағы 4 - ке тең, сондықтан оның ядросы 4 Протоннан тұруы керек. Бірақ элементтердің периодтық жүйесінде гелий сутектен кейін екінші орын алады. Бұл гелий ядросының заряды 2 екенін білдіреді. Төрт Протонның оң зарядын өтеу үшін гелий атомының ядросында екі Электрон қажет. Осыған ұқсас дәлелдер басқа атомдардың ядроларында электрондардың болу қажеттілігіне әкелді. Алайда, мұндай гипотеза бірқатар тәжірибелік фактілерге қайшы келді, сонымен қатар ядро ішіндегі электрондарды табу белгісіздік қатынасына сәйкес келмеді. Алайда, мұндай көріністер физикада Протон массасы бар, бірақ электр заряды жоқ нейтрон бөлшегі ашылғанға дейін шамамен 20 жыл бойы сақталды. Мұндай бөлшекті 1932 жылы Джеймс Чадвик (1891-1974) ашты. Сол жылы Дмитрий Дмитриевич Иваненко (1904-1994) және Гейзенберг нейтронды элементар бөлшек ретінде қарастыра отырып, ядроның Протонды-нейтрондық моделін ұсынды. Бұл модель ядролық процестерді түсінуді бірден жеңілдетті және элементтердің изотоптарының болуын табиғи түрде түсіндірді.Еркін күйде нейтрон Протонға, электронға және электронды антинейтринге бөлінеді. Мұндай ыдыраудың орташа уақыты шамамен 15 минут. Осыған байланысты, әрине, сұрақ туындайды: нейтрон "құрама" бөлшек емес, "элементар" бола ма? Алайда, ядро мен Протонның ішінде нейтронға, позитронға және электронды нейтриноға ыдырайтын "құрама" бөлшек сияқты әрекет ететіні белгілі болды. Сондықтан бұл бөлшектердің қайсысы" қарапайым " деген сұрақ физикалық мағынасы жоқ.Нуклондардың (протондар мен нейтрондардың) байланысы, олар біртұтас ядро жүйесін құрайды, олар үлкен, қысқа мерзімді ядролық күштердің көмегімен жүзеге асырылады. Бұл күштер зарядталған бөлшектер арасындағы электромагниттік әсерлесу күштерінен жүздеген есе күшті. Ядролық күштер өзара әрекеттесетін бөлшектердің заряд белгісіне тәуелді емес. Бұл изотоптық инварианттың салдары болып табылатын ядролық күштердің зарядтық симметриясының қасиеті.Атом ядросының дәйекті толық теориясы әлі жоқ, өйткені ядролық күштердің оларды анықтайтын параметрлерге аналитикалық тәуелділігі белгісіз. Сондықтан ядролық физикада белгілі бір құбылыстар шеңберіндегі оның қасиеттерін сипаттайтын әртүрлі ядро модельдері қолданылады Многочисленные опыты по рассеянию α-частиц подтвердили представления Резерфорда о ядерном строении атома и его знаменитую формулу. Вместе с тем согласие теории с экспериментом наблюдалось только в случае рассеяния α-частиц тяжелыми элементами. Рассеяние α-частиц по разным направлениям легкими элементами оказалось отличным от того, что предсказывала теория. В этом случае говорили об «аномальном» рассеянии α-частиц. Объясняли это так: поскольку заряд ядра тяжелых атомов довольно большой, то силы отталкивания между ними и а частицами очень велики. Эти силы заставляют α-частицы отклоняться от своего пути еще сравнительно далеко от ядра. В случае легких элементов, заряд ядра которых сравнительно невелик, силы отталкивания намного слабее, так что α-частицы могут близко подходить к ядру, и, возможно, даже проникать в него. Такие рассуждения привели Резерфорда к мысли о возможности расщепления атомных ядер с помощью быстрых α-частиц. Проделав ряд остроумных опытов, Резерфорд пришел к поразительному открытию - при бомбардировке азота быстрыми α-частицами из недр его ядер вылетают ядра атома водорода.Вначале ядро атома водорода предполагалось называть «бароном» (от слова «барос» - тяжелый), однако такое название не получило распространения и был найден другой термин «протон» («протос» - первый, первичный), который сразу же был принят .физиками. Выполнив большое число экспериментов, Резерфорд пришел к выводу, что протон входит в состав ядер всех атомов. Таким образом, не атом водорода, как предполагал Праут, а ядро атома водорода является составной частью всех атомов. Описанные опыты Резерфорда позволяли проследить только поведение протона, а судьба α-частицы и остальной части ядра оставалась неизвестной. Эту часть драмы, связанной с бомбардировкой атомов азота α-частицами, стал изучать в 1925 г. английский физик Патрик Блэкетт (1897-1974). Он исследовал следы («трэки») с помощью камеры Вильсона. Это была очень трудоемкая работа, поскольку вероятность разрушения ядер α-частицами ничтожно мала. Чтобы прийти к убедительным заключениям о α характере превращений, Блэкетт сделал свыше 20 тысяч вильсоновских фотографий. Среди этих фотографий он обнаружил только восемь, которые отображают расщепление ядра азота. На них жирный след а-частицы прерывается «вилкой»: вместо следа а-частицы возникают два других следа. Один из них принадлежит атому кислорода, а другой - протону. Результат исследования таких картин привел к заключению, что Резерфорд в своих опытах наблюдал не разрушение ядра атома азота, а скорее превращение этого ядра в результате проникновения в него а-частицы. Исследования Блэкетта стали наглядным и окончательным доказательством существования протона. Свободный протон является стабильной частицей – согласно экспериментальным данным среднее время жизни протона превышает 1030лет. Вскоре после открытия атомного ядра Резерфордом французский физик Поль Ланжевен (1872-1946) отметил, что ядерная модель атома несколько не соответствует данным о радиоактивном распаде. Он обратил внимание, что радиоактивные вещества испускают также β-лучи, которые, по всей вероятности, исходят из глубин атома. Поэтому он предположил, что в атомном ядре должны находиться также электроны. Эта точка зрения была поддержана многими физиками. В частности, Мария Кюри Склодовская считала, что в атоме существуют «основные», или «ядерные», электроны, а также «периферические» электроны. Испускание «ядерных» электронов приводит к разрушению самого атома, а «периферические» электроны могут быть оторваны от атома без изменения его химической природы. Необходимость включения в состав дра помимо протонов еще и электронов обосновывалась следующим образом. Рассмотрим, например, атом гелия. Его атомный вес равен 4, поэтому его ядро должны бы состоять из 4 протонов. Но в периодической системе элементов гелий занимает второе место после водорода. Это значит, что заряд ядра гелия равен 2. Для компенсации положительного заряда четырех протонов и необходимы два электрона в составе ядра атома гелия. Аналогичные рассуждения приводили к необходимости существования электронов и в ядрах других атомов. Однако такая гипотеза противоречила ряду экспериментальных фактов, кроме того, нахождение электронов внутри ядра было несовместимо с соотношением неопределенностей. Тем не менее,представления такого рода держались в физике около 20 лет, пока не был открыт нейтрон - частица с массой протона, но не имеющая электрического заряда. Такую частицу открыл в 1932 г. Джеймс Чэдвик (1891-1974). В том же году независимо друг от друга Дмитрий Дмитриевич Иваненко (1904-1994) и Гейзенберг, рассматривая нейтрон как элементарную частицу, предложили протонно-нейтронную модель ядра. Эта модель сразу упростила понимание ядерных процессов и естественно объясняла существование изотопов элементов.В свободном состоянии нейтрон распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино. Среднее время такого распада около 15 минут. В связи с этим естественно возникает вопрос: является ли тогда нейтрон «элементарной», а не «составной» частицей? Однако оказалось, что внутри ядра и протон тоже ведет себя как «составная» частица, распадаясь на нейтрон, позитрон и электронное нейтрино. Поэтому вопрос о том, какая из этих частиц «более элементарна», не имеет физического смысла.Связь нуклонов (протонов и нейтронов), благодаря которой они образуют единую систему - ядро, осуществляется с помощью огромных короткодействующих ядерных сил. Эти силы в сотни раз сильнее сил электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами. Ядерные силы не зависят от знака заряда взаимодействующих частиц. Это - свойство зарядовой симметрии ядерных сил, которое является следствием изотопической инвариантности.Последовательной законченной теории атомного ядра еще не существует, поскольку неизвестна аналитическая зависимость ядерных сил от определяющих их параметров. Поэтому в ядерной физике используются различные модели ядра,которые описывают его свойства в определенном круге явлений жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|