Vật lý nguyên tử hạt nhân - ĐH Sư Phạm TP.HCM

Vật lý nguyên tử và hạt nhân là học phần nằm trong chương trình đào tạo cho sinh viên ngành vật lý của các trường Đại học nói chung và trường Đại học Sư phạm nói riêng. Học phần này gắn liền với những thành tựu rực rỡ và ứng dụng to lớn của ngành Vật lý nguyên tử và Hạt nhân đối với cuộc sống của con người, đối với các lĩnh vực kinh tế và khoa học, kỹ thuật hiện đại khác. Mời các bạn cùng tham khảo.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật lý nguyên tử hạt nhân - ĐH Sư Phạm TP.HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - 2003 LỜI NÓI ĐẦU Vật lý nguyên tử và hạt nhân là học phần nằm trong chương trình đào tạo cho sinhviên ngành vật lý của các trường Đại học Sư phạm. Học phần này gắn liền với nhữngthành tựu rực rỡ và ứng dụïng to lớn của ngành Vật lý nguyên tử và Hạt nhân đối vớicuộc sống của con người, đối với các lĩnh vực kinh tế và khoa học, kỹ thuật hiện đại khác. Giáo trình này gồm hai phần: Vật lý nguyên tử và Vật lý hạt nhân. Phần Vật lý nguyên tử cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về các mẫunguyên tử theo lý thuyết cổ điển, cơ sở của lý thuyết lượng tử để nghiên cứu cấu trúcnguyên tử; liên kết nguyên tử trong phân tử và những ảnh hưởng bên ngoài lên nguyêntử bức xạ. Phần Vật lý hạt nhân trình bày những vấn đề cơ bản về các đặc trưng của hạtnhân, các mẫu cấu trúc hạt nhân, sự phân rã phóng xạ, các phản ứng hạt nhân, nănglượng hạt nhân và một số vấn đề về các hạt cơ bản. Giáo trình này là tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường đại học sư phạm vàsinh viên của các trường Đại học, Cao đẳng khác. Mặc dù đã cố gắng và nghiêm túc với công việc biên soạn, nhưng chắc chắn khôngtránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi mong các bạn đọc lượng thứ và đóng góp nhiều ýkiến cho nội dung giáo trình, để giáo trình ngày càng được hoàn chỉnh hơn. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã đóng góp cho nội dung củabản thảo và xin cảm ơn Ban Ấn Bản Phát hành của Trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ ChíMinh đã tạo điều kiện giúp đỡ cho giáo trình này sớm ra mắt bạn đọc. CÁC TÁC GIẢ PHẦN THỨ NHẤT VẬT LÝ NGUYÊN TỬ Chương I CÁC MẪU NGUYÊN TỬ THEO LÝ THUYẾT CỔ ĐIỂN Vào những năm cuối của thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, các khám phá về tia phóng xạvà Electron trong nguyên tử phát ra ngoài đã làm đảo lộn toàn bộ ý niệm cho rằng nguyên tửlà phần tử vật chất nguyên vẹn nhỏ nhất không phân chia được. Sự xuất hiện của tia phóng xạ và electron chứng tỏ kích thước của nguyên tử chưa phảilà giới hạn nhỏ bé nhất. Bên trong nguyên tử còn chứa đựng nhiều hạt có kích thước còn nhỏbé hơn. Những hạt ấy liên kết với nhau tạo nên cấu trúc phức tạp bên trong nguyên tử. Cho đến nay khoa học đã đi đến những kết luận chính xác về cấu trúc nguyên tử nhưngchưa phải đã hiểu hết các chi tiết của nó. Do vậy chúng ta chỉ đề cập đến những quy luật cơbản nhận biết được qua thực nghiệm về cấu trúc nguyên tử để xây dựng các mô hình nguyêntử. Chúng ta bắt đầu xét các mẫu nguyên tử từ đơn giản đến phức tạp theo lý thuyết cổ điểnvà bán cổ điển.§1. MẪU NGUYÊN TỬ TOMXƠN (THOMSON). Ý niệm về mẫu nguyên tử được V. Tomxơn đề xuất lần đầu tiên vào năm 1902. Sau đóít lâu, vào năm 1904 J. Tomxơn đã xây dựng lý thuyết về mẫu nguyên tử dựa trên ý tưởngcủa V. Tomxơn. Theo J. Tomxơn quan niệm thìnguyên tử có dạng hình cầu nhiễm điệndương đều khắp với bán kính cỡ 10 -8 cm. Các electron có kích thước nhỏ hơnkích thước nguyên tử rất nhiều, được phânbố theo các quy luật xác định trong khốicầu tích điện dương ấy. Mặt khác electroncó thể chuyển động trong phạm vi kíchthước của nguyên tử. Về phương diệnđiện thì tổng trị số điện tích âm của cácelectron bằng và ngược dấu với khối cầunhiễm điện dương. Do vậy nguyên tử làmột hệ thống trung hòa về điện tích. Hình 1.1 Mẫu nguyên tử Tômxơn Ví dụ: Nguyên tử Hydrô là nguyên tử đơn giản nhất thì khối cầu tích điện dương (+e)còn electron tích điện âm (-e). Nếu electron ở vị trí cách trung tâm nguyên tử một khoảng r,trong khi đó bán kính của nguyên tử là R lớn hơn khoảng cách r. Khi đó electron sẽ chịu tácdụng của lực tương tác tĩnh điện Culon từ phía khối cầu nằm trọn trong vùng giới hạn bởibán kính r. Löïc töông taùc naøy höôùng veà taâm caàu coù trò soá baèng: e. e′ e2 F = K r2 = K r2 = f.r 1trong đó k = là hệ số tỷ lệ trong hệ đơn vị SI và K = 1 trong hệ đơn vị CGS. Trị số e’ 4πε 0= ⏐e⏐. Tại tâm nguyên tử (r = 0) electron ở trạng thái cân bằng (F = 0), khi lệch khỏi vị trícân bằng (r ≠ 0) electron sẽ thực hiện dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng dưới tácdụng của lực giả đàn hồi (f.r) với f là hệ số đàn hồi. Do đó electron đóng vai trò như một daođộng tử điều hòa khi dao động quanh vị trí cân bằng sẽ bức xạ sóng điện từ với tần số: 1 Fν= với m là khối lượng của electron. 2π M Với giá trị r = 10 -8 cm thì tần số bức xạ ν nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Nếu trong nguyên ...