Автор: ст. викл. Назаренко Н.С.

 

 

Лекція 13.

"Радіоактивність. Види радіоактивності. Ядерні реакції, отримання радіонуклідів. Іонізуюче випромінювання, взаємодія з речовиною Використання радіонуклідів в медицині".

Вкажіть вид радіоактивного розпаду

₁₉К⁴⁰ ₂₀Са⁴⁰ + _-1е⁰

а) альфа – розпад;

б) гамма – розпад;

в) електронний бета – розпад;

г) позитронний бета – розпад.

Вкажіть вид радіоактивного розпаду

₈₈Ra²²⁶ ₈₆Са²²² + ₂He⁴

а) альфа – розпад;

б) гамма – розпад;

в) електронний бета – розпад;

г) позитронний бета – розпад.

3. Альфа – випромінювання - це …

а) потік позитронів;

б) потік нейтронів;

в) потік протонів;

г) потік ядер атому гелія.

4. Бета – випромінювання - це …

а) потік електронів або позитронів;

б) потік нейтронів або протонів;

в) потік ядер атому гелія;

г) електромагнітні хвилі.

5. Гамма – випромінювання - це …

а) потік протонів;

б) потік нейтронів;

в) потік електронів;

г) електромагнітні хвилі.

6. Якщо в нестійкому ядрі є надлишок протонів, то відбувається …

а) електронний бета - розпад;

б) альфа-розпад;

в) позитронний бета-розпад;

г) гамма-розпад.

7. Якщо в нестійкому ядрі є надлишок нейтронів, то відбувається …

а) електронний бета - розпад;

б) альфа - розпад;

в) позитронний бета - розпад;

г) гамма - розпад.

 

Вкажіть, яке з перетворень в ядрі відповідає альфа-розпаду?

а) _Z X^A ₂ α⁴ + _Z+1 X^A + γ

б) _Z X^A ₂ α⁴ + _Z-2 X^A-4

в) _Z X^A ₂ α⁴ + _Z-2 X^A+4

_{г) Z} X^A ₂ α⁴ + _Z-1 X^A + γ

Вкажіть, яке з перетворень в ядрі відповідає електронному бета-розпаду?

а) ₁p¹ ₀n¹ + ₊₁e⁰ + γ

б) ₁n¹ ₁p¹ + _-1e⁰ + γ

в) _{- 1}е⁰ + ₊₁e⁰ 2 γ

г) ₀n¹ + ₊₁e⁰ ₁p¹ + γ

Приклад якого радіоактивного розпаду вказано

₁₅Р³⁰ ₁₄Si³⁰ + ₊₁e⁰ + γ

а) альфа - розпад

б) електронний бета – розпад

в) позитронний бета – розпад

г) гамма – розпад.

До складу атома літію входить 3 електрони, 3 протони та 4 нейтрони. Визначте його масове число.

а) 6

б) 7

в) 4

г) 10

12. Внаслідок електрон-позитронної анігіляції утворюється …

а) 1 фотон;

б) 2 фотони;

в) 3 фотони;

г) 4 фотони.

13. Основою позитронно емісійної томографії є явище …

а) анігіляції;

б) коагуляції;

в) кавітації;

г) поляризації.

14. За проміжок часу, що дорівнює 2 періодам піврозпаду, кількість ядер, які не розпались, становить …

а) 20 % від початкової кількості;

б) 25 % від початкової кількості;

в) 50 % від початкової кількості;

г) 75 % від початкової кількості.

15. За проміжок часу, що дорівнює 2 періодам піврозпаду, кількість ядер, які розпались, становить …

а) 25 % від початкової кількості;

б) 75 % від початкової кількості;

в) 50 % від початкової кількості;

г) 20 % від початкової кількості.

16. Яку кількість нейтронів містить ядро хімічного елемента ₆N¹⁴?

а) 6

б) 8

в) 14

г) 20

17. Яке з радіоактивних випромінювань не відхиляється магнітним полем?

а) α - випромінювання

б) електронне β - випромінювання

в) γ – випромінювання

г) протонне β – випромінювання.

Яка з елементарних частинок Х називається протоном?

а) _-1X⁰

б) ₁X¹

в) ₀X¹

г) _-1X¹

19. Активність радіоактивної речовини з часом …

а) збільшується за лінійним законом

б) збільшується за експоненціальним законом

в) зменшується за лінійним законом

г) зменшується за експоненціальним законом

20. Одиницею вимірювання еквівалентної дози іонізуючого випромінювання в SI є …

а) рентген

б) грей

в) зиверт

г) керма

Автор: ст. викл. Дідич В.М.

Лекція № 14:

"ОСНОВНІ УЯВЛЕННЯ КВАНТОВОЇ МЕХАНІКИ.

ВИПРОМІНЮВАННЯ І ПОГЛИНАННЯ ЕНЕРГІЇ

АТОМАМИ, МОЛЕКУЛАМИ "

Тестові питання до дифзаліку

(Підготував ст.викл. Желіба В.Т._27/4/2014)

 

Питання 1. Вибрати Рисунок, що відповідає Планетарній моделі атома Резерфорда:

А) Б) В) Г)

Питання 2. Які затруднення щодо Планетарної моделі атому Резерфорда спричинили подальшу необхідність удосконалення моделі атома:

А) Лінійчатість спектрів випромінювання іі поглинання;

Б) відсутність факту швидкого припинення існування атому, що перебувае в стаціонарному стані.

В) Лінійчатість спектрів випромінювання і поглинання та відсутність факту швидкого припинення існування атому, що перебувае в стаціонарному стані.

Г) Існування явища випромінювання та поглинання енергії атомом.

Питання 3. Які факти (результати) вивчення природи речовини спонукав до висновку про притаманність атомам речовини квантових властивостей:

А) Лінійчатість спектрів випромінювання іі поглинання (Рис.1)

Та відсутність факту швидкого припинення існування атому (Рис.2), що перебувае в стаціонарному стані.

Б) Існування явища випромінювання та поглинання енергії атомом - Рис.1.(Для водню).

В) Завдяки запропонованій Резерфордом Планетарної моделі атома: в центрі знаходиться ядро, що має позитивний заряд, а електрон – частинка, заряджена від’ємно, рухається навколо ядра по орбіті.

Г) Затруднення пояснити поцеси випромінювання більш складними атомами, ніж водень.

Питання 4. В чому полягала геніальна «здогадка» Гейзенберга щодо поведінки електрона в атомі.

А) Н еперервної траєкторії руху електрона в атомі НЕМАЄ! Е лектрон не буває «між» стаціонарними станами, наприклад, Але є «ДЕЩО» і це «ДЕЩО» повинно залежати тільки від того, КУДИ перейшов електрон і ЗВІДКИ він прийшов: з або з де n та k – номери кінцевого та початкового стану електрона.

Б) Рух електрону в атомі не можна уявляти собі як рух малої кульки по траєкторіі.

В) Електрон в атомі не можна розглядати як матеріальну частинку.

Г) Електронам в атомі властива здатність дифрагувати та інтеферувати.

Питання 5. Які доповнення Бора до моделі атома Резерфорда дозволили перейти від планетарної моделі атома Резерфорда до квантово-механічної моделі Резерфорда-Бора? ( використати рис.)

А) Електрони, які рухаються в атомі на окремих стаціонарних рівнях, не випромінюють і не поглинають електромагнітних хвиль.

Б) При переході електрона з однієї стаціонарної орбіти на іншу (рис.), наприклад, з 2-ої на 1-шу – випромінюється квант енергії: , або поглинається квант енергії (при переході з 1-шої на 2-гу), який дорівнює різниці енергій цих двох стаціонарних рівнів атома: .

В) Рух електрону в атомі не можна уявляти собі як рух малої кульки по траєкторіі.

Г) Два доповнення: 1. Електрони, які рухаються в атомі на окремих стаціонарних рівнях, не випромінюють і не поглинають електромагнітних хвиль.

2. При переході електрона з однієї стаціонарної орбіти на іншу, наприклад, з 2-ої на 1-шу – випромінюється квант енергії

,

або поглинається квант енергії (з 1-шої на 2-гу), який дорівнює різниці енергій цих двох стаціонарних рівнів атома: n=1 та n=2.

Питання 6. Вкажіть запис Першого Постулату Бора.

А) Електрони, які рухаються в атомі на окремих стаціонарних рівнях, не випромінюють і не поглинають електромагнітних хвиль.

Б) При переході електрона з однієї стаціонарної орбіти на іншу, наприклад, з 2-ої на 1-шу – випромінюється квант енергії , або поглинається квант енергії (з 1-шої на 2-гу), який дорівнює різниці енергій цих двох стаціонарних рівнів атома.

В) Електрони, які рухаються в атомі на окремих стаціонарних рівнях, не випромінюють і не поглинають електромагнітних хвиль. Тільки при переході електрона з одного енергетичного рівня на інший відбувається випромінювання кванту енергії: .

Г) всякий мікрооб'єкт, будь то молекула, атом, електрон або фотон, являє собою утворення особливого роду, що поєднує в собі властивості і хвилі і частинки; при цьому мікротела не ведуть себе ні як частка, ні як хвиля.

Питання 7. На основі 2-го постулату Бора знайдіть правильну відповідь з Рис.1

 

А) атом випромінює

(наприклад, при переході в Ne): з E_{1 на} E₅ ;

Б) атом випромінює

(наприклад, при переході в Ne): з Е₅ на Е₃ ;

В) атом випромінює

(наприклад, при переході в Не): тільки з Е'₁ на Е'₂;

Г) атом не випромінює,

а поглинає енергію (наприклад, при переході в Ne):

з Е₅ на Е₃ та Е₆; з Е₄ на Е₃; з Е₃ на Е₂; з Е₂ на Е₁.

Питання 8. В чому полягає суть к орпускулярно - хвильового дуалізму речовини?

А) Під часруху частинка (m ≠ 0) повинна проявляти хвильові властивості. Більшою мірою це відноситься до руху ( 𝓿 ⋍ С) електрона в атомі.

Б)електродинаміка забороняє електрону рухатися в атомі лише по траєкторії і не відповідає за явища, які відбуваються при інших типах рухів. Все це означає, що в атомі електрони існують не у вигляді частинок (m = 0), а у вигляді деяких хвиль.

В) Вквантовій фізиці з урахуванням хвильових властивостей частинок показано, що у частинки не існує одночасно точних значень координат і імпульсу і що ці величини між собою навіть не пов`язані.

Г) За твердженнямПланетарної моделі атома: в центрі знаходиться ядро, що має позитивний заряд, а електрон – частинка, заряджена від’ємно, рухається навколо ядра по орбіті; Для нерелятивистской частинки, швидкість якої менше швидкості світла 𝓿 << c

(c = 3· ), довжина хвилі речовини λ може бути визначена за формулою:

λ =

Питання 9. Знайдіть формулу де Бройля і вірне пояснення до неї:

А) λ = , де – постійна Планка, маса та швидкість руху електрона в атомі.

Б) ε = h ·ω, де ω = 2πν – колова частота коливань випромінювання кванта, – постійна

Планка.

В) ℏ = , де – постійна Планка, π = 3,14.

Г) | Ψ |² = , де dР_е - ймовірність знаходження електрона в просторі свого атома.

Питання 10. Знайдіть символ (запис) та вірне пояснення того, що визначають за допомогою головного квантового числа.

1. n = 1, 2, 3, …; воно визначає дозволену енергію електрона обумовлену його взаємодією з ядром; за моделлю Резерфорда-Бора - визначають порядкові номери орбіт та їх радіуси (для еліптичних орбіт – велику напіввісь b – Рис.).

Кожному значенню n відповідає свій енергетичний рівень. З збільшенням n квантовані значення енергії збільшуються, зростає розмір електронної хмари.

2. l _і - визначає дозволені значення моменту кількості руху (імпульсу) електрона (рис.1) по орбіті: (в моделі Бора-Зомерфельда – дозволені співвідношення малої a та великої b півосей еліптичних орбіт (рис. 2):

 

 

Рис. 2

Рис. 1

 

l _і = , де = 0, 1, 2, 3, 4, …, (п — 1).

s p, d, f, g, …

3. m _l- визначає можливу просторову орієнтацію електронних орбіт (рис.) в зовнішньому магнітному полі з індукцією моменту імпульсу електрона , і пов'язаного з ним магнітного моменту . Можлива така орієнтація вектора , при якій його проекція на даний напрямок Z - Z є кратною ℏ

4. : в и з н а ч а є м о ж л и в і о р і є н т а ц і ї в л а с н о г о м о м е н т у і м п у л ь с у

і пов'язаного з ним власного магнітного моменту е л е к т р о н а:

(рис.).

Питання 11. Знайдіть символ (запис) та пояснення того, що визначають за допомогою орбітального квантового числа.

1. n = 1, 2, 3, …; воно визначає дозволену енергію електрона обумовлену його взаємодією з ядром; за моделлю Резерфорда-Бора - визначають порядкові номери орбіт та їх радіуси (для еліптичних орбіт – велику напіввісь b – Рис.).

Кожному значенню n відповідає свій енергетичний рівень. З збільшенням n квантовані значення енергії збільшуються, зростає розмір електронної хмари.

2. l _і - визначає дозволені значення моменту кількості руху (імпульсу) електрона по орбіті: (в моделі Бора-Зомерфельда – дозволені співвідношення малої a та великої b півосей еліптичних орбіт (рис.):

 

l _і = , де = 0, 1, 2, 3, 4, …, (п — 1).

s p, d, f, g, …

3.m _l - визначає можливу просторову орієнтацію електронних орбіт (рис.) в зовнішньому магнітному полі з індукцією моменту імпульсу електрона , і пов'язаного з ним орбітального магнітного моменту . Можлива така орієнтація вектора , при якій його проекція на даний напрямок Z - Z є кратною ℏ.

4. : в и з н а ч а є м о ж л и в і о р і є н т а ц і ї в л а с н о г о м о м е н т у

і м п у л ь с у і пов'язаного з ним власного магнітного моменту

е л е к т р о н а - (рис.).

Рис.

Питання 12. Знайдіть символ (запис) та пояснення того, що визначають за допомогою магнітного квантового числа.

1. n = 1, 2, 3, …; воно визначає дозволену енергію електрона обумовлену його взаємодією з ядром; за моделлю Резерфорда-Бора - визначають порядкові номери орбіт та їх радіуси (для еліптичних орбіт – велику напіввісь b – Рис.).

Кожному значенню n відповідає свій енергетичний рівень. З збільшенням n квантовані значення енергії збільшуються, зростає розмір електронної хмари.

2. l _і - визначає дозволені значення моменту кількості руху (імпульсу) електрона по орбіті (рис.1): (в моделі Бора-Зомерфельда – дозволені співвідношення малої a та великої b півосей еліптичних орбіт (рис. 2):

l _і = ,

д е = 0, 1, 2, 3, 4, …, (п — 1).

s, p, d, f, g, …

3. m _l - визначає можливу просторову орієнтацію електронних орбіт (рис.) в зовнішньому магнітному полі з індукцією моменту імпульсу електрона , і пов'язаного з ним магнітного моменту . Можлива така орієнтація вектора , при якій його проекція на даний напрямок Z - Z є кратною ℏ.

 

 

4. : в и з н а ч а є м о ж л и в і о р і є н т а ц і ї в л а с н о г о м о м е н т у

і м п у л ь с у і пов'язаного з ним власного магнітного моменту

е л е к т р о н а - (рис.).

Питання 13. Знайдіть символ (запис) та пояснення того, що визначають за допомогою спінового квантового числа.

1. n = 1, 2, 3, …; воно визначає дозволену енергію електрона обумовлену його взаємодією з ядром; за моделлю Резерфорда-Бора - визначають порядкові номери орбіт та їх радіуси (для еліптичних орбіт – велику напіввісь b – Рис.).

Кожному значенню n відповідає свій енергетичний рівень. З збільшенням n квантовані значення енергії збільшуються, зростає розмір електронної хмари.

2. l _і - визначає дозволені значення моменту кількості руху (імпульсу) електрона (рис.1) по орбіті: (в моделі Бора-Зомерфельда – дозволені співвідношення малої a та великої b півосей еліптичних орбіт (рис.2):

l _і = , де = 0, 1, 2, 3, 4, …, (п — 1).

s p, d, f, g, …

3. m _l - визначає можливу просторову орієнтацію електронних орбіт (рис.) в зовнішньому магнітному полі з індукцією моменту імпульсу електрона , і пов'язаного з ним орбітального магнітного моменту . Можлива така орієнтація вектора , при якій його проекція на даний напрямок Z - Z є кратною ℏ

4. : в и з н а ч а є м о ж л и в і о р і є н т а ц і ї в л а с н о г о м о м е н т у електрона і м п у л ь с у і пов'язаного з ним власного магнітного моменту е л е к т р о н а -

(рис.).

Рис.

 

Питання 14. Рівняння Шредінгера.

А) де x - координата поширення хвилі;

ℏ = - постійна Планка; Ψ- хвильова функція;

;
− маса електрона).

Б) | Ψ |² = , де Ψ- хвильова функція;

.

В) , де - постійна Рідберга, k – номер енергетичного рівня, з якого електрон при випромінюванні атома, перейшов на рівень n; - частота випромінювання кванта атомом.

Г) λ = , де для нерелятивистской частинки масою m, швидкість якої менше швидкості світла υ << c (c = 3· ), λ – довжина хвилі, h - постійна Планка.

Питання 15. Хвильова функція та її фізичний зміст.

А) s = Acos ⦋ ω(t – ) ] – рівняння хвилі частинки; швидкість поширення хвилі; зміст: визначае зміщення S матеріальної частинки від положення рівноваги в будь-якій точці простору (в даному випадку – з координатою ).

Б) λ = , де для нерелятивистської частинки масою m, швидкість якої менше

швидкості світла υ << c (c = 3· ), λ – довжина хвилі, h - постійна Планка.

В)

де x- координата поширення хвилі; ℏ = - постійна Планка;

Ψ - хвильова функція;

;
− маса електрона).

Г) Ψ = Ψ₀ cos(ωx + φ₀), де Ψ- хвильова функція.

Фізичний зміст хвильової функції: | Ψ |² =

- це квадрат модуля хвильової функції | Ψ | ² визначає об’ємну густину ймовірності знаходження електрону е в певному місці електронної хмарки атома.

Отже, за цією функцією можна визначити ймовірність знаходження електрону ев наперед визначеному просторі атому, об’єм якого

Питання 16. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга

(в записаних формулах: імпульс частинки (наприклад, електрона);

∆x - координата частинки; π = 3,14; h, ℏ = h / 2π – постійна Планка; m - маса

матеріальної частинки; Δ𝓿 – швидкість руху частинки; r – радіус стаціонарної орбіти

Електрона).

А) · ∆x ≥ ℏ; Б) · ∆ x ≥ ℏ; В) m · Δ𝓿 · r = ; Г) ∆E · ∆x ≥ ℏ.

Питання 17. Що в квантовій механіці розуміють під поняттям «Енергетичні рівні»?

А) Це номер орбіти, на якій знаходиться електрон в атомі: n₁=1; n₂ = 2; n₃ = 3; …

Б) Це місце на орбіті електрона в атомі.

В) Це значення енергії атома, визначеної для певного стану електрона в атомі

Г) Це значення дозволеної енергії, яку може мати квантова система, наприклад атома тощо.

Питання 18. Принцип Паулі.

Примітка: Електрон, який під'єднується до атома, посідає в ньому вільний рівень з найменшою енергією.

А) В атомі не може бути двох або більше електронів з 4 - ма однаковими квантовими числами

n, , і

Б) В атомі не може бути двох або більше електронів з 2 - ма однаковими квантовими числами . В) В атомі не може бути двох або більше електронів з 2 - ма однаковими квантовими числами .

Г) В атомі не може бути двох або більше електронів з 2 - ма однаковими квантовими числами n.

Питання 19. Атом водню з 4-х найяскравіших ліній: червону, блакитну, синю, фіолетову (див. рисунок 1.). Вкажіть з якого енергетичного рівня на який ( відповідно до наведеного Рисунка 1. ) здійснює перехід (переміщення) атом водню, якщо утворюється червона лінія випромінювання:

; з 1 на 5.

б) ; з 2 на 5.

в) ; з 3 на 2.

г) з 2 на 5.

Питання 20. Атом водню має 4-ри найяскравіші лінії: червону, блакитну, синю, фіолетову (див. Рисунок 1.). Вкажіть з якого енергетичного рівня на який здійснює перехід атом водню, якщо утворюється с иня лінія випромінювання?

Рисунок 1.

а) з n=4 на n=2; б) з n=2 на n=3; в) n=5 на n=2; г) з n=4 на n=3;

Автор: cт. викладач кафедри БІтаМА Желіба В.Т.