Question

Witam. Potrzebuję jak najwięcej informacji na temat rozszczepienia i syntezy jądra atomowego, mam przygotować na ten temat prezentację....

Z góry dziękuję i pozdrawiam :).

Answer 1

rozszczepienia nie wiem czego ale dam dwie odpowidzi :D

Rozszczepienie światła

Rozszczepienie w fizyce to zjawisko rozdzielenia się fali na składowe o różnej długości.

Rozszczepienie światła jest wynikiem ogólniejszego zjawiska fizycznego zwanego dyspersją, które określa zjawiska zachodzące dla fal na skutek zależności prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku od częstotliwości fali.

Jeżeli fala przechodzi przez granicę ośrodków zachodzi zjawisko załamania. Jeżeli w jednym z ośrodków prędkość rozchodzenia się fali zależy od częstotliwości, to fale o różnej częstotliwości załamują się pod różnymi kątami. W efekcie droga, po której porusza się fala, zależy od jej częstotliwości, czyli zachodzi rozszczepienie.

Zjawisko rozszczepienia zachodzi również na siatce dyfrakcyjnej, ale istota tego zjawiska jest inna.

Z prawa załamania światła wynika zależność:

gdzie:

v – prędkość propagacji fali świetlnej,c – prędkość światła w próżni,n – współczynnik załamania światła przy przejściu z próżni do ośrodka.

W praktyce dla każdego przezroczystego materiału współczynnik załamania zależy od długości fali. Wyznaczona empirycznie zależność, zwana równaniem Sellmeiera, współczynnika załamania od długości fali w próżni, dla szkła przyjmuje postać

gdzie:

B1,2,3 oraz C1,2,3 – stałe dobrane na podstawie pomiarów nazywane współczynnikami Sellmeiera. Dla różnych rodzajów kryształów zależność może przyjąć inne formy. Jako przykład w tabeli podano wartości współczynników Sellmeiera dla szkła borowo-krzemowego oznaczanego jako BK7. Współczynnik B jest bezwymiarowy, a wartości C podano w mikrometr².Światło jako fala elektromagnetyczna to rozchodzące się zaburzenia natężenia pola elektrycznego i magnetycznego. Gdy fala pierwotna przechodzi przez ośrodek, oscylacje pola elektrycznego oddziałują z elektronami substancji wprawiając je w drgania (wymuszone) o częstotliwości zgodnej z częstotliwością fali padającej. Drgania te powodują wytworzenie wtórnej fali elektromagnetycznej, która jest opóźniona w stosunku do fali padającej, fala ta interferuje z pierwotnym promieniowaniem. W wyniku tych zjawisk fala porusza się w substancji wolniej, co odpowiada że powstaje fala o większej długości. Intensywność drgań elektronów zależy od częstotliwości fali padającej wykazuje zależność typu rezonansowego i jest różna dla różnych materiałów.

Najbardziej znany przykład dyspersji światła to rozszczepienie światła widzialnego na pryzmacie. Jako pierwszy to zjawisko zaobserwował Isaac Newton, badając rozszczepienie światła słońca. Obraz uzyskany dzięki dyspersji pozwala na pomiar widma fali świetlnej.

Jednym z widocznych skutków dyspersji jest powstawanie tęczy. W tym wypadku rozszczepienie zachodzi na kropelkach wody unoszących się w powietrzu.

Dzięki rozszczepieniu światła możliwy jest dokładny pomiar natężenia promieniowania dla różnych długości fali. Służy do tego spektroskop optyczny. W oparciu o który powstała duża gałąź fizyki zwana spektroskopią. Przykładowo, dzięki niemu możliwa jest zdalna obserwacja wielu właściwości świecących ciał, można wyznaczyć temperaturę odległejgwiazdy, zbadać substancje w niej zawarte, określić prędkość ruchu.

W niektórych przyrządach optycznych dyspersja może powodować wady obrazu, nazywane aberracją chromatyczną. Powodują one powstawanie na zdjęciu kolorowej obwódki wokół jasnych elementów na ciemnym tle.

Zjawisko załamania zachodzi dla fal o różnej częstotliwości z różną siłą. W zakresie światła widzialnego wzrost częstotliwości powoduje zmniejszenie prędkości fali. Dla pewnych szczególnych częstotliwości fal elektrony przezroczystego materiału, wpadają w rezonans. Efektem tego jest zniekształcenie zmian współczynnika załamania dla częstotliwości w pewnym małym zakresie. Załamanie światła widzialnego zależy od częstotliwości. Dla dyspersji normalnej najsłabiej załamuje się światło czerwone, a najbardziej fioletowe (o największej częstości). Zjawisko to wykorzystuje się do budowy soczewek korygujących aberrację chromatyczną.

Zjawisko dyspersji powoduje rozmywanie impulsów świetlnych, co stanowi problem przy przesyłaniu sygnałów w światłowodach.

Rozszczepienie jądra atomowego

 

 

Rozszczepienie jądra atomowego to przemiana jądrowa polegająca na rozpadzie jądra na dwa (rzadziej na więcej) fragmenty o zbliżonych masach. Zjawisku towarzyszy emisja neutronów, a także kwantów gamma, które unoszą znaczne ilości energii. Ponieważ jądra ulegające rozszczepieniu zwykle są jądrami ciężkimi, które posiadają więcej neutronów niż protonów, obydwa fragmenty powstałe w rozszczepieniu są jądrami neutrono-nadmiarowymi. Nadmiar neutronów jest z nich emitowany podczas aktu rozszczepienia (neutrony natychmiastowe) lub z pewnym opóźnieniem (neutrony opóźnione).

Jądra atomowe ulegają rozszczepieniu zarówno w sposób samoistny, jak i wymuszony. W tym drugim przypadku rozszczepiają się w wyniku zderzenia z neutronami, protonami, kwantami gamma lub innymi cząstkami. Największe praktyczne znaczenie ma rozszczepienie wymuszone wywołane zderzeniem z neutronami (w energetyce i wojskowości; patrz też niżej). Rozszczepienie samorzutne są istotne w metodach datowania radioizotopowego. Metodą łączącą oba aspekty jest analiza aktywacyjna.

Ze względu na przeważające zainteresowanie rozszczepieniem wymuszonym, zazwyczaj opuszcza się przymiotnik "wymuszone" i przez termin "rozszczepienie jądra atomowego" rozumie się rozszczepienie wywołane pochłonięciem neutronu. Z tego też względu w tym artykule opisane jest wymuszone rozszczepienie. Rozszczepienie samoistne opisane jest w oddzielnym artykule.

Zazwyczaj rozszczepienie jądra atomowego nie jest jedyną możliwością rozpadu po wchłonięciu przez ciężkie jądro neutronu. Konkurują z nim inne dozwolone energetycznie procesy jądrowe takie jak emisja kwantów gamma, emisja neutronu i inne.

Przekrój czynny na rozszczepienie (prawdopodobieństwo zajścia zjawiska) w wyniku bombardowania neutronami zależy od energii neutronów oraz rodzaju jądra atomowego. Wraz ze wzrostem energii neutronów, zwykle następuje spadek wartości przekroju czynnego na rozszczepienie. Dlatego np. jądra (233U, 235U, 239Pu) najłatwiej ulegają rozszczepieniu dla powolnych neutronów termicznych. Dla jąder tych ciężkich pierwiastków, reakcja ta jest egzoenergetyczna) Na przykład:

lub

   

Wiele innych jąder (np. 232Th, 238U) rozszczepia się gdy energia neutronów jest większa od energii progowej (są to jądra ciężkich pierwiastków, dla których reakcja ta jest endoenergetyczna). Po jej przekroczeniu (dla 238U ok. 1MeV) następuje skokowy wzrost wartości przekroju czynnego na rozszczepienie.

Rozszczepienie jądra uranu wg reakcji: 

Pojedynczy akt rozszczepienia jądra atomowego może w sprzyjających warunkach indukować (poprzez emitowane neutrony) dalsze rozszczepienia, prowadząc do reakcji łańcuchowej, co znalazło zastosowanie w reaktorze jądrowym i bombie atomowej (pośrednio również bombie wodorowej i neutronowej ze względu na sposób inicjacji syntezy jądrowej w tych bombach)

Z praktycznego punktu widzenia największe znaczenie mają własności rozszczepienia jąder, które ulegają rozszczepieniu już przy bombardowaniu neutronami o małej energii.

Zjawisko rozszczepienia jądra atomowego odkryli w 1938 r. Otto Hahn iFritz Straßmann. W 1939 roku Lise Meitner wraz ze swoim siostrzeńcem Otto Robertem Frischem opublikowali artykuł "Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction" (Nature, 143, 239-240), wyjaśniając w nim podstawy teoretyczne zjawiska rozszczepienia jądra atomowego.

 

 

Reakcja termojądrowa, synteza jądrowa lub fuzja jądrowa – zjawisko polegające na złączeniu się dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe, w wyniku fuzji mogą powstawać obok nowych jąder też wolne neutrony, protony, cząstki elementarne i cząstki alfa.

Różne jądra atomowe mają różną energię wiązania przypadającą na nukleon. Największą energię wiązania przypadającą na jeden nukleon ma żelazo.

W wyniku reakcji egzotermicznej wydzielona energia (w postaci energii kinetycznej produktów i promieniowania gamma), zostaje rozproszona na otaczających atomach i przekształca się na energię cieplną. Energię wydzielającą się podczas reakcji można wyznaczyć bez przeprowadzania reakcji na podstawie deficytu masy, czyli różnicy mas składników i produktów reakcji.

Jądra atomowe mają dodatni ładunek elektryczny i dlatego się odpychają – aby doszło do ich połączenia muszą zbliżyć się na tyle, aby siły oddziaływań jądrowych pokonały odpychanie elektrostatyczne. Niezbędnym warunkiem do tego jest prędkość (energia kinetyczna) jąder. Wysoką energię jąder uzyskuje się w bardzo wysokich temperaturach lub rozpędzając jądra w akceleratorachcząstek.

Przedrostek termo pochodzi od głównego sposobu, w jaki wywoływana jest ta reakcja w gwiazdach i bombie wodorowej, czyli przez podniesienie temperatury do kilkunastu milionów kelwinów. W skali atomowej oznacza to bardzo dużą energię zderzenia cząstek. Istnieje hipoteza, że synteza jądrowa może zachodzić również w niższych temperaturach (zimna fuzja).

Reakcja termojądrowa jest głównym, poza energią grawitacyjną, źródłem energii gwiazd.

W niezbyt masywnych gwiazdach ciągu głównego podstawową reakcją jest synteza jądra helu. Aby synteza nastąpiła, jądra wodoru (protony) muszą się zbliżyć na odległość zasięgu oddziaływania jądrowego (około 1 fm = 10−13 cm). Protony odpychają się jednak elektrostatycznie, a zatem muszą pokonać barierę potencjału o wartości okołoE = 1 MeV. Taką energię termiczną mają cząstki o temperaturze 1010 K. Tak wysokiej temperatury nie ma we wnętrzu gwiazd, ale przebieg zjawiska w niższej temperaturze tłumaczy zjawisko tunelowe.

Proces syntezy helu z wodoru przebiega w wyniku kilku procesów:

Proces ten jest konsekwencją oddziaływań słabych (wymiany bozonu W). Podczas syntezy następuje odwrotny rozpad β:

.

Reakcja ta, jako konsekwencja oddziaływań słabych, jest bardzo powolna. Powoduje to, że gwiazdy świecą długo, a nie spalają się w jednej chwili, lecz w ciągu milionów czy miliardów lat. W wyniku tej reakcji i w wyniku oddziaływania jądrowego tworzy się deuter:

Reakcja ta jest niezmiernie wolna. Następna reakcja:

prowadzi do powstania izotopu helu, po którym następuje fuzja dwóch jąder helu:

Opisany powyżej ciąg reakcji jądrowych zwany jest cyklem wodorowym. W pojedynczym cyklu tworzenia 1 jądra helu z 4 protonów emitowane jest 26,7 MeV energii i jest to główne źródło energii gwiazd. Część energii jest tracona przez uchodzące neutrina (1,6 MeV).

Zderzające się jądra mają zazwyczaj energię mniejszą od energii potrzebnej do pokonania bariery potencjału elektrycznego, ale przenikają przez nią na skutek zjawiskakwantowego zwanego efektem tunelowym. W wyniku syntezy produkowane są nowe jądra, neutrina i fotony. Wysokoenergetyczne fotony przekazują najpierw energię materii gwiazd, podgrzewając ją, aby po pewnym czasie jako promieniowanie cieplne wydostać się z gwiazdy. Niemal wszystkie neutrina opuszczają wnętrza gwiazd bez zderzeń z materią gwiazdy. Dla fotonów środowisko wnętrza gwiazdy nie jest przezroczyste. Średnia droga swobodna wysokoenergetycznego fotonu we wnętrzu Słońca wynosi około m. Wydostawanie się energii z wnętrza gwiazdy na zewnątrz następuje w wyniku promieniowania wysokoenergetycznego, promieniowania cieplnego oraz konwekcji gazu w gwieździe. Na procesy te wpływa też zmiana ruchu cząstek w polu magnetycznym.

Reakcje syntezy cyklu wodorowego nastąpiły w młodym Wszechświecie (kosmologia) podczas procesu nukleosyntezy. Podczas ekspansji Wszechświata rosła objętość (, a(t) jest czynnikiem skali), malała temperatura , tak że gęstość entropii była stała. Oznacza to, że w pewnym okresie istniały warunki odpowiednie do syntezy lekkich pierwiastków. Zjawiskiem tym tłumaczy się stały stosunek ilościowy wodoru do helu w obłokach kosmicznych. W przeciwieństwie do gwiazdy, gdy temperatura jest w wyniku równowagi stała, w młodym Wszechświecie temperatura ciągle spadała (i spada nadal).

Dla bardziej masywnych gwiazd ciągu głównego, takich jak Syriusz A, zachodzi cykl węglowo-azotowy. Wymaga on obecności jąder  jako katalizatora. Cykl składa się z reakcji:

W procesie tych reakcji wyłaniana jest energia 23,8 MeV. Około 98,4% energii w Słońcu jest produkowane w wyniku cyklu wodorowego, a tylko 1,6% w wyniku cyklu węglowo-azotowego. Znaczenie tego ostatniego cyklu wzrasta, gdy temperatura gwiazdy jest wyższa.W olbrzymach i nadolbrzymach następuje spalanie helu i synteza węgla, a następnie tlenu, neonu i magnezu, w procesach z udziałem cząstek alfa (jąder helu-4). Wyższe nuklidy, od krzemu aż do niklu, powstają w wyniku fuzji C, O, Ne, Mg i He. Nuklidy o nieparzystych liczbach atomowych powstają w wyniku wychwytu neutronów lub protonów.Podczas wybuchu supernowych powstają nuklidy cięższe od niklu, m.in. w procesie szybkiego wychwytu neutronów.Wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne (składające się w dużej mierze z protonów) powoduje wymuszony rozpad jąder atomowych napotykanych w ziemskiej atmosferze. Promieniowanie kosmiczne jest odpowiedzialne za syntezę nuklidów Li, Be, B które nie powstają podczas nukleosyntezy w gwiazdach oraz za powstawanie niektórych cięższych jąder (np. węgla-14).

 

 

 

Masz dużo :D