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 (B)

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 (A)</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 (A), Fyzika atomového jádra (B)</p> Signup and view all the answers

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

<p>True (A)</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 (B)</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 (A)</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 (A)</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. (D)</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 (B)</p> Signup and view all the answers

Jaderné síly kompenzují coulombovské odpuzování protonů v jádře.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

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

<p>False (B)</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
Browser