|
|
|
| (1 промежуточная версия не показана) | | Строка 5: |
Строка 5: |
| | <br> | | <br> |
| | | | |
| - | 2.4. Применение СТО в современном естествознании <br><br>Каждая элементарная частица имеет своего двойника, который отличается от нее лишь знаком электрического заряда. Двойника принято называть античастицей. Антипротон и антинейтрон - это античастицы протона и нейтрона. Для электрона античастицей является позитрон (эту частицу можно назвать антиэлектроном). Массы покоя частицы и ее античастицы одинаковы, например, электрон и позитрон имеют массы покоя, равные 0,911.10-30кг или 0,511 МэВ. Следует отметить, что в ядерной физике на основании эквивалентности массы и энергии величину массы элементарных частиц обычно <br>выражают в энергетических единицах – электроновольтах (эВ) или мегаэлектроновольтах (МэВ). <br><br>Если частица и античастица встречаются в одной точке пространства, то они взаимно аннигилируют, то есть исчезают как частицы с отличными от нуля массами покоя. Полная энергия двух частиц переходит в энергию фотона - частицы электромагнитных излучений. Фотоны имеют нулевое значение массы покоя, поэтому они могут двигаться со скоростью света (неподвижных фотонов не бывает). Следующая схема иллюстрирует реакцию аннигиляции. <br><br>rfhn<br><br>Рис. 2.7. Схема процесса аннигиляции <br> <br>Здесь электрон и позитрон обозначены как бета-частицы с разными знаками электрического заряда. Источником позитронов служат радиоактивные нуклиды, например ядра изотопа фосфора с массовым числом 31. Другие античастицы образуются в ходе реакций между микрочастицами, разогнанными до высоких скоростей в ускорителях. <br><br>Особенностью аннигиляционного электромагнитного излучения является высокая энергия образующихся фотонов. Высокая - по сравнению с энергией химических связей атомов в молекулах или электронов с ядрами атомов. Напомним, что для ионизации атома водорода необходимо 13,6 эВ. <br><br>А энергия фотона при аннигиляции бета-частиц будет равна <br><br>карт<br><br>В энергию излучения переходит удвоенная энергия-масса покоя частиц и <br>обычно малая кинетическая энергия электрона и позитрона. <br><br>Возможна и обратная реакция перехода энергии гамма-квантов в энергию-массу пары «частица – античастица». Этот процесс более эффективно происходит вблизи тяжелых ядер, где велики искажения пространственновременного континиума. <br><br>карт<br> <br>Рис. 2.8. Схема процесса рождения пары «частица – античастица» <br> <br>Энергии гамма-кванта должно быть достаточно для появления массы покоя двух частиц и сообщения компонентам образованной пары кинетической энергии (чтобы «близнецы» могли разлететься друг от друга). Образовавшаяся античастица оказывается в чуждом для нее мире, окруженной многими обычными частицами вещества и вскоре аннигилирует. <br><br>В ядерных реакциях был обнаружен необычный эффект, названный дефицитом (дефектом) массы. Рассмотрим, например, реакцию образования одного из трех изотопов водорода – дейтерия (рис. 2.9). <br><br>карт <br> <br>Рис. 2.9. Схема реакции образования ядра дейтерия <br> <br>Когда протон и нейтрон сближаются на расстояние действия ядерных сил, происходит образование ядра дейтерия. При этом выделяется энергия, во много раз (в миллионы раз) большая, чем в обычных химических реакциях, например, чем в реакции образования молекулы водорода и двух атомов. Согласно выводам теории относительности, выделение и передача во внешнюю среду энергии сопровождается уменьшением полной массы системы. По этой причине экспериментально определяемая масса ядра дейтерия меньше, чем <br>сумма масс свободных протона и нейтрона. Величина разности масс получившегося ядра и исходных частиц получила название дефицита или дефекта масс <br><br>карт<br> <br>Подобный эффект сопровождает образование и других ядер. Без понимания возможности эквивалентных изменений энергии и массы нельзя объяснить наличие дефицита масс у ядер всех химических элементов. <br><br>Возможен и обратный процесс - распад ядра на составные части. Но при этом стабильному в обычных условиях ядру необходимо сообщить энергию, достаточную для покрытия дефицита масс. В результате сумма масс освободившихся частиц будет больше, чем масса покоя исходного ядра. Такого эффекта в классическом естествознании даже не предполагалось! <br> <br><br><br><br> | + | ''' 2.4. Применение СТО в современном естествознании '''<br><br>Каждая элементарная частица имеет своего двойника, который отличается от нее лишь знаком электрического заряда. Двойника принято называть античастицей. Антипротон и антинейтрон - это античастицы протона и нейтрона. Для электрона античастицей является позитрон (эту частицу можно назвать антиэлектроном). Массы покоя частицы и ее античастицы одинаковы, например, электрон и позитрон имеют массы покоя, равные 0,911.10-30кг или 0,511 МэВ. Следует отметить, что в ядерной физике на основании эквивалентности массы и энергии величину массы элементарных частиц обычно выражают в энергетических единицах – электроновольтах (эВ) или мегаэлектроновольтах (МэВ). <br><br>Если частица и античастица встречаются в одной точке пространства, то они взаимно аннигилируют, то есть исчезают как частицы с отличными от нуля массами покоя. Полная [[Внутренняя_энергия|энергия]] двух частиц переходит в энергию фотона - частицы электромагнитных излучений. Фотоны имеют нулевое значение массы покоя, поэтому они могут двигаться со скоростью света (неподвижных фотонов не бывает). Следующая схема иллюстрирует реакцию аннигиляции. <br><br>[[Image:27-02-019.jpg|аннигиляция]]<br> <br>Здесь электрон и позитрон обозначены как бета-частицы с разными знаками электрического заряда. Источником позитронов служат радиоактивные нуклиды, например ядра изотопа фосфора с массовым числом 31. Другие античастицы образуются в ходе реакций между микрочастицами, разогнанными до высоких [[Сложение_скоростей|скоростей]] в ускорителях. <br><br>Особенностью аннигиляционного электромагнитного излучения является высокая энергия образующихся фотонов. Высокая - по сравнению с энергией [[Воздействие_химических_веществ_на_человека|химических]] связей атомов в молекулах или электронов с ядрами атомов. Напомним, что для ионизации атома водорода необходимо 13,6 эВ. <br><br>А энергия фотона при аннигиляции бета-частиц будет равна <br><br>[[Image:27-02-020.jpg|сто]]<br><br>В энергию излучения переходит удвоенная энергия-масса покоя частиц и обычно малая кинетическая энергия электрона и позитрона. <br><br>Возможна и обратная реакция перехода энергии гамма-квантов в энергию-массу пары «частица – античастица». Этот процесс более эффективно происходит вблизи тяжелых ядер, где велики искажения пространственновременного континиума. <br><br>[[Image:27-02-021.jpg|частица-античастица]]<br> <br>Энергии гамма-кванта должно быть достаточно для появления массы покоя двух частиц и сообщения компонентам образованной пары [[Кинетическая_энергия_и_ее_изменение|кинетической энергии]] (чтобы «близнецы» могли разлететься друг от друга). Образовавшаяся античастица оказывается в чуждом для нее мире, окруженной многими обычными частицами вещества и вскоре аннигилирует. <br><br>В ядерных реакциях был обнаружен необычный эффект, названный дефицитом (дефектом) массы. Рассмотрим, например, реакцию образования одного из трех изотопов водорода – дейтерия (рис. 2.9). <br><br>[[Image:27-02-022.jpg|ядро дейтерия]]<br> <br>Когда протон и нейтрон сближаются на расстояние действия ядерных сил, происходит образование ядра дейтерия. При этом выделяется энергия, во много раз (в миллионы раз) большая, чем в обычных химических реакциях, например, чем в реакции образования молекулы [[Квантовые_постулаты_Бора._Модель_атома_водорода_по_Бору|водорода]] и двух атомов. Согласно выводам теории относительности, выделение и передача во внешнюю среду энергии сопровождается уменьшением полной массы системы. По этой причине экспериментально определяемая масса ядра дейтерия меньше, чем <br>сумма масс свободных протона и нейтрона. Величина разности масс получившегося ядра и исходных частиц получила название дефицита или дефекта масс <br><br>[[Image:27-02-023.jpg|СТО]]<br> <br>Подобный эффект сопровождает образование и других ядер. Без понимания возможности эквивалентных изменений [[Закон_сохранения_энергии|энергии]] и массы нельзя объяснить наличие дефицита масс у ядер всех химических элементов. <br><br>Возможен и обратный процесс - распад ядра на составные части. Но при этом стабильному в обычных условиях ядру необходимо сообщить энергию, достаточную для покрытия дефицита масс. В результате сумма масс освободившихся частиц будет больше, чем масса покоя исходного ядра. Такого эффекта в классическом естествознании даже не предполагалось! <br> <br><br><br><br> |
| | | | |
| | ''Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.'' | | ''Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.'' |
Текущая версия на 04:50, 9 июля 2012
Гипермаркет знаний>>Естествознание>>Естествознание 11 класс>> Применение СТО в современном естествознании
2.4. Применение СТО в современном естествознании
Каждая элементарная частица имеет своего двойника, который отличается от нее лишь знаком электрического заряда. Двойника принято называть античастицей. Антипротон и антинейтрон - это античастицы протона и нейтрона. Для электрона античастицей является позитрон (эту частицу можно назвать антиэлектроном). Массы покоя частицы и ее античастицы одинаковы, например, электрон и позитрон имеют массы покоя, равные 0,911.10-30кг или 0,511 МэВ. Следует отметить, что в ядерной физике на основании эквивалентности массы и энергии величину массы элементарных частиц обычно выражают в энергетических единицах – электроновольтах (эВ) или мегаэлектроновольтах (МэВ).
Если частица и античастица встречаются в одной точке пространства, то они взаимно аннигилируют, то есть исчезают как частицы с отличными от нуля массами покоя. Полная энергия двух частиц переходит в энергию фотона - частицы электромагнитных излучений. Фотоны имеют нулевое значение массы покоя, поэтому они могут двигаться со скоростью света (неподвижных фотонов не бывает). Следующая схема иллюстрирует реакцию аннигиляции.
Здесь электрон и позитрон обозначены как бета-частицы с разными знаками электрического заряда. Источником позитронов служат радиоактивные нуклиды, например ядра изотопа фосфора с массовым числом 31. Другие античастицы образуются в ходе реакций между микрочастицами, разогнанными до высоких скоростей в ускорителях.
Особенностью аннигиляционного электромагнитного излучения является высокая энергия образующихся фотонов. Высокая - по сравнению с энергией химических связей атомов в молекулах или электронов с ядрами атомов. Напомним, что для ионизации атома водорода необходимо 13,6 эВ.
А энергия фотона при аннигиляции бета-частиц будет равна
В энергию излучения переходит удвоенная энергия-масса покоя частиц и обычно малая кинетическая энергия электрона и позитрона.
Возможна и обратная реакция перехода энергии гамма-квантов в энергию-массу пары «частица – античастица». Этот процесс более эффективно происходит вблизи тяжелых ядер, где велики искажения пространственновременного континиума.
Энергии гамма-кванта должно быть достаточно для появления массы покоя двух частиц и сообщения компонентам образованной пары кинетической энергии (чтобы «близнецы» могли разлететься друг от друга). Образовавшаяся античастица оказывается в чуждом для нее мире, окруженной многими обычными частицами вещества и вскоре аннигилирует.
В ядерных реакциях был обнаружен необычный эффект, названный дефицитом (дефектом) массы. Рассмотрим, например, реакцию образования одного из трех изотопов водорода – дейтерия (рис. 2.9).
Когда протон и нейтрон сближаются на расстояние действия ядерных сил, происходит образование ядра дейтерия. При этом выделяется энергия, во много раз (в миллионы раз) большая, чем в обычных химических реакциях, например, чем в реакции образования молекулы водорода и двух атомов. Согласно выводам теории относительности, выделение и передача во внешнюю среду энергии сопровождается уменьшением полной массы системы. По этой причине экспериментально определяемая масса ядра дейтерия меньше, чем
сумма масс свободных протона и нейтрона. Величина разности масс получившегося ядра и исходных частиц получила название дефицита или дефекта масс
Подобный эффект сопровождает образование и других ядер. Без понимания возможности эквивалентных изменений энергии и массы нельзя объяснить наличие дефицита масс у ядер всех химических элементов.
Возможен и обратный процесс - распад ядра на составные части. Но при этом стабильному в обычных условиях ядру необходимо сообщить энергию, достаточную для покрытия дефицита масс. В результате сумма масс освободившихся частиц будет больше, чем масса покоя исходного ядра. Такого эффекта в классическом естествознании даже не предполагалось!
Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.
Содержание урока
 конспект урока
опорный каркас
презентация урока
акселеративные методы
интерактивные технологии
Практика
задачи и упражнения
самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников
Иллюстрации
аудио-, видеоклипы и мультимедиа
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
Дополнения
рефераты
статьи
фишки для любознательных
шпаргалки
учебники основные и дополнительные
словарь терминов
прочие
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
обновление фрагмента в учебнике
элементы новаторства на уроке
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей
идеальные уроки
календарный план на год
методические рекомендации
программы
обсуждения
Интегрированные уроки
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
|
