Mikrosvět: Základy jaderné fyziky
37 Questions
0 Views

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Jaká je Planckova konstanta?

  • 9,81 m/s^2
  • 6,626 069·10^-34 J.s (correct)
  • 1,602·10^-19 C
  • 1,054 572·10^-34 J.s

    • Jaký je vztah mezi frekvencí a energií v kvantové fyzice?

    T = hν nebo E = hν

    Je v kvantové fyzice možné přesně předpovědět umístění elektronu v atomu vodíku v čase?

    False

    Kolik hodnot může nabýt projekce Jz momentu hybnosti do osy z souřadnicového systému při daném J?

    <p>2J + 1</p> Signup and view all the answers

    Jaká energie je potřebná k tomu, aby se jádro rozdělilo na všechny nukleony, ze kterých se skládá?

    <p>vazbová energie jádra</p> Signup and view all the answers

    Jaké jádro je stabilnější: 14N nebo 14C?

    <p>14C</p> Signup and view all the answers

    Jaká je velikost nukleonové vazbové energie?

    <p>100 MeV</p> Signup and view all the answers

    Podle vztahu Z = A / (1,98 + 0,015A^(2/3)) určete hodnotu Z pro A = 16.

    <p>Z = 8</p> Signup and view all the answers

    Které oblasti fyzikálních věd o mikrosvětě úzce souvisejí s jadernou fyzikou? (Vyberte všechny správné možnosti)

    <p>Fyzika elektronového obalu</p> Signup and view all the answers

    Ionizující záření vyvolává ionizaci při svém průchodu a interakci s látkou.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Jaký je charakteristický čas pro subjaderné částice?

    <p>Řád 10-24 s</p> Signup and view all the answers

    Relativistická kinetická energie se získá odečtením energie klidové od ________________.

    <p>celkové energie</p> Signup and view all the answers

    Přiřaďte následující jednotky s jejich odpovídajícími hodnotami:

    <p>1 eV = 1,602.10^-19 J 1 u = 1,66.10^-27 kg 1 fermi = 10^-15 m</p> Signup and view all the answers

    Jakými komponentami by měla teorie procesu obsahovat?

    <p>Popis stavu zkoumaného fyzikálního systému, pohybové rovnice, vztah mezi veličinami a experimentálně určenými fyzikálními veličinami.</p> Signup and view all the answers

    Jaký je rozdíl v popisu stavu částice v klasické mechanice a kvantové teorii?

    <p>V klasické mechanice je stav částice popsán souřadnicemi x, y, z a složkami hybnosti px, py, pz, zatímco v kvantové teorii je stav částice popsán vlnovou funkcí ψ(x, y, z).</p> Signup and view all the answers

    Jaký tvar má Hamiltonova funkce pro pohyb v silovém poli?

    <p>H = (p^2)/(2m) + U(r)</p> Signup and view all the answers

    Jakým základem je Schrödingerova rovnice v kvantové mechanice?

    <p>Popisuje časovou změnu vlnové funkce ψ(x, y, z, t), kde Hˆ je Hamiltonův operátor.</p> Signup and view all the answers

    Jak je definován účinný průřez v mikrosvětě?

    <p>Je definován jako podíl pravděpodobnosti interakce pro jednu terčovou entitu a fluence prošlých částic.</p> Signup and view all the answers

    Jaký je vztah mezi úhlovým účinným průřezem $\sigma_\Omega$ a diferenciálním účinným průřezem $\sigma_\Omega, E$?

    <p>Díky pravděpodobnosti interakce, můžeme uvažovat pravděpodobnost, že dojde k interakci a částice bude vyslána nebo rozptýlena do elementu prostorového úhlu dΩ – dostáváme úhlový účinný průřez σΩ.dσ = dσΩ / dΩ.</p> Signup and view all the answers

    Co je nukleonové číslo A?

    <p>Nukleonové číslo A je dáno počtem nukleonů (protonů a neutronů) v jádře.</p> Signup and view all the answers

    Jaký je vztah mezi elektrickým nábojem Z a protonovým číslem jádra?

    <p>Elektrický náboj se zachovává při všech typech interakcí uvažovaných v jaderné fyzice a je dán počtem protonů v jádře.</p> Signup and view all the answers

    Jaký je vztah mezi neutronovým číslem N a nukleonovým číslem A?

    <p>Neutronové číslo N je dáno počtem neutronů v jádře a je určeno hodnotami A a Z.</p> Signup and view all the answers

    Stabilní jádra podléhají samovolným přeměnám.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Co je základní rozdělení atomových jader?

    <p>Základní rozdělení atomových jader zahrnuje stabilní jádra, která zůstávají nezměněná, a nestabilní jádra, která podléhají samovolným přeměnám.</p> Signup and view all the answers

    Jaký je vztah mezi účinným průřezem a poloměrem jádra?

    <p>σ = 2πR^2</p> Signup and view all the answers

    Jaká je vlnová délka elektronu se vlnovou konstantou 1,24 * 10^-12 m při energii T = 100 MeV?

    <p>10^-14 m</p> Signup and view all the answers

    Mionový atom má poloměr orbity řádově _____ m.

    <p>10^-12</p> Signup and view all the answers

    Spin atomového jádra je dán mechanickým momentem hybnosti nukleonů.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Jaká je vazbová energie pro jádra 16O rozdělené na dvě jádra 16O?

    <p>16 MeV</p> Signup and view all the answers

    Jaká je vazbová energie pro jádra 8 jader 4He?

    <p>48 MeV</p> Signup and view all the answers

    Jaká je energie potřebná k oddělení jednoho nukleonu od jádra označeného jako X?

    <p>εn = 13,1 MeV, εp = 8,7 MeV</p> Signup and view all the answers

    Co znamená průsečnice energetické plochy a svislé plochy, procházející vrcholem hřbetu?

    <p>Obsahuje informaci o vlastnostech asi 350 β-stabilních jader.</p> Signup and view all the answers

    Jaká je podmínka pro stabilitu β-stabilních jader?

    <p>ε &gt; 0, εn &gt; 0, εp &gt; 0</p> Signup and view all the answers

    Jaderné síly kompenzují coulombovské odpuzování protonů v jádře.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Nukleonostabilní jádra mají εp > 0 na straně s převahou neutronů.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Jaký je vztah mezi velikostí energie Coulombovského odpuzování protonů a nábojovou nezávislostí jaderných sil?

    <p>Nábojová nezávislost jaderných sil je potvrzena, protože energie odpuzování protonů v jádře zůstává konstantní.</p> Signup and view all the answers

    Pro těžká jádra je energeticky výhodný proces přeměny na dvě fragmenty o srovnatelné ________________.

    <p>hmotnosti</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Here are the study notes in Czech:

    Mikrosvět a jaderná fyzika

    • Jaderná fyzika se zabývá studiem složení, vlastností a přeměn atomových jader
    • Jaderná fyzika se nachází na pomezí mezi dvěma ostatními oblastmi fyzikálních věd o mikrosvětu: fyziky elektronového obalu (atomová fyzika) a fyziky subjaderných částic
    • Radiční fyzika (fyzika ionizujícího záření) je částí fyziky mikrosvěta, která se zabývá ionizujícím zářením a jeho interakcí s látkou
    • Elementární částice jsou základní stavební kameny hmoty, z nichž se skládají všechna ostatní skupenství hmoty

    Fyzikální veličiny v makrosvětě a mikrosvětě

    • Ve fyzice mikrosvěta se používaly jiné jednotky a měřítka než v makrosvětě
    • Horní hranice vzdálenosti v mikrosvětě odpovídá rozměrům atomů (cca 10^-10 m)
    • Dolní hranice energie jednotlivě mikročástic odpovídá vazbové energii elektronu v atomu (cca 10^-17 - 10^-18 J)

    Škály energií a hmotností

    • V jaderné fyzice se používaly téměř výhradně jednotky eV (elektronvolt) a její násobky (například keV, MeV)
    • Důležitá konstanta v teorii relativity - rychlost světla ve vakuu (c = 299 792 458 m/s)

    Základní myšlenky speciální teorie relativity

    • V teorii relativity je důležité konstatování, že žádný objekt se nemůže pohybovat rychlostí větší než rychlost světla ve vakuu
    • Relativistické efekty jsou malé, jestliže rychlosti všech fyzikálních objektů jsou malé ve srovnání s c

    Kvantové vlastnosti částic

    • Kvantová mechanika je myšlenkově vzdálenější od klasické mechaniky než relativistická mechanika
    • Hlavní fyzikální konstanta v kvantové teorii - Planckova konstanta (h = 6,626 069 x 10^-34 J.s)
    • Základní vlastnost kvantového světa - nerozdělitelné spojení mezi vlnami a částicemi

    Zákon disperze pro nerelativistickou částici

    • Vztah mezi energií a vlnovou délkou pro nerelativistickou částici: λ = πħ² / (2MT)### Základy kvantové mechaniky
    • Kvantová mechanika je statistickou teorií, jejíž předpovědi mají statistický charakter
    • Hvězdná vlastnost kvantového světa: hladinová struktura energetických spekter mikroobjektů (molekul, atomů, atomových jader, elementárních částic)
    • Poloha energetických úrovní (energetické spektrum) je jednou z nejdůležitějších charakteristik každého kvantového objektu

    Popis kvantového systému

    • Kvantový systém se popisuje pomocí vlnové funkce (ψ(x, y, z))
    • Stav systému je popsán šesti čísly (souřadnicemi x, y, z a složkami hybnosti px, py, pz) v klasické mechanice, zatímco v kvantové teorii je popsán třírozměrným kontinuem čísel
    • Vlnová funkce popisuje pravděpodobnost výskytu částice v daném bodě prostoru

    Schrödingerova rovnice

    • Schrödingerova rovnice popisuje časovou změnu vlnové funkce: iħ(∂ψ/∂t) = Hψ
    • H je Hamiltonův operátor, ψ je vlnová funkce, i je imaginární jednotka, ħ je redukovaná Planckova konstanta

    Operátory a jejich využití

    • Každé fyzikální veličině přísluší lineární operátor, působící na vlnovou funkci
    • Operátor souřadnice x je roven této souřadnici, tj. násobí vlnovou funkci hodnotou x
    • Operátor x-ové složky hybnosti diferencuje funkci ψ podle x a násobí ji -iħ
    • Vyčíslení střední hodnoty Ā fyzikální veličiny A ve stavu ψ: Ā = ∫ψ*AψdV

    Kvantový popis chování částice

    • Lze určit jak stav v libovolném časovém okamžiku, tak i střední hodnoty fyzikálně měřitelných veličin
    • Střední hodnota Ā fyzikální veličiny A ve stavu ψ je rovna pravděpodobnosti, že se částice nachází v daném bodě prostoru

    Měření v mikrosvětě

    • Měření v mikrosvětě jsou nepřímá, protože člověk je makroskopickou bytostí s omezenou rozlišovací schopností
    • Člověk používá elektromagnetické vlny, aby studoval malé objektu, ale krátké vlny se chovají jako korpuskuly a mohou rozbíjet studované objekty
    • Účinný průřez je mírou pravděpodobnosti, že dojde k interakci mezi částicí a jádrem A

    Účinný průřez

    • Účinný průřez je definován jako podíl pravděpodobnosti interakce pro jednu terčovou jednotku a fluence prošlých částic
    • Účinný průřez se vztahuje k danému typu procesu (záchyt částice a jádrem A, rozptyl, štěpení atd.)
    • Totální účinný průřez je součtem účinných průřezů všech procesů

    Makroskopický účinný průřez

    • Makroskopický účinný průřez je definován jako podíl součtu účinných průřezů reakce nebo procesu u všech atomů v daném objemu a tohoto objemu
    • Celkový (totální) makroskopický účinný průřez je definován jako podíl součtu všech celkových účinných průřezů všech procesů a všech atomů v daném objemu a tohoto objemuHere are the study notes in Czech:

    Atomové jádro

    • Jádro může být v různých energetických stavech: základní stav (nejnižší energie) a excitované stavy (vyšší energie)
    • Excitované stavy jsou nestacionární (nestabilní)

    Nukleonové číslo A a protonové číslo Z

    • Nukleonové číslo A: počet nukleonů (protonů a neutronů) v jádře
    • Protonové číslo Z: počet protonů v jádře, určuje chemické vlastnosti prvku

    Vlastnosti jader

    • Jádra se stejným A a různým Z: izobary
    • Jádra se stejným Z a různým A: izotopy
    • Jádra se stejným N a různým Z: izotony
    • Jádra se stejným Z a A, ale v různém energetickém stavu: izomery
    • Jádra, pro něž Z1 = N2 a Z2 = N1: zrcadlová jádra

    Hmotnost jader a atomů

    • Hmotnost jádra M závisí na tom, zda je jádro excitováno
    • Klidová energie závisí na vnitřní energii pohybu nukleonů (E = Mc2)
    • Přebytek energie, srovnáme-li klidovou energii excitovaného stavu s klidovou energií základního stavu – excitační energie jádra W

    Metody určení hmotnosti jader

    • Hmotnostní spektroskopie
    • Z energetické bilance jaderných reakcí
    • Z energetické bilance přeměny α
    • Z energetické bilance přeměny β
    • Mikrovlnná radiospektroskopie

    Hmotnost protonu a neutronu

    • Hmotnost protonu: mp ≈ 1,007276 u = 938,26 MeV/c2 = 1836,1 me
    • Hmotnost neutronu: mn ≈ 1,0086652 ± 0,0000001 u = 939,55 MeV/c2 = 1838,6 me

    Vazbová energie jader

    • Veličina ΔW: vazbová energie jádra vůči všem nukleonům
    • Nukleonová vazbová energie ε = ΔW/A
    • Energetická plocha: závislost vazbové energie na počtu nukleonů A a protonovém čísle Z

    Studying That Suits You

    Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

    Quiz Team

    Description

    Zobrazit základní poznatky o mikrosvětě, včetně jaderné fyziky, fyziky elektronového obalu a fyziky subjaderných částic.

    More Like This

    Use Quizgecko on...
    Browser
    Open
    Browser
    Browser