Нормировка плотности распределения вероятности

Сложное колебание и его гармонический спектр.

Рис. Смещение, скорость, ускорение

Физические характеристики звука

Высота – субъективная характеристика, обусловленная частотой основного тона.

Громкость характеризует уровень слухового ощущения.

Тембр звука определяется спектральным составом.

Закон Вебера - Фехнера: ,

где I – интенсивность измеряемого звука, k – коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности.

В шкале уровней интенсивностей за начальный уровень принимают среднее значение порога слышимости для человека I₀ = 10^-12 Вт/м², за верхний уровень шкалы – порог болевого ощущения I_мах = 10 Вт/м².

Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения — паскаль (Па).

14. громкость звука.связь между громкостью и уровнем интенсивности звука.кривые равной громкости.физическиеосновы звуковых методов исследования в клинике.

Кривые равной громкости и Фоны

Гро́мкость зву́ка — субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления, амплитуды и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его спектральный состав, локализация в пространстве, тембр, длительность воздействия звуковых колебаний и другие факторы

Уровень громкости звука — относительная величина. Она выражается в фонах и численно равна уровню звукового давления (в децибелах — дБ), создаваемого синусоидальным тоном частотой 1 кГц такой же громкости, как и измеряемый звук (равногромким данному звуку). Зависимость громкости от уровня звукового давления (и интенсивности звука) является сугубо нелинейной кривой, она имеет логарифмический характер. При увеличении уровня звукового давления на 10 дБ громкость звука возрастёт в 2 раза.

Длядиагностики состояния сердечной деятельности применяется метод, подобный аускультации и называемый фонокардиографией (ФКГ). Этот метод заклю16б чается в графической регистрации тонов и шумов сердца и их диагностической интерпретации. Запись фонокардиограммы производят с помощью фонокардиографа, состоящего из микрофона, усилителя, системы частотных фильтров и регистрирующего устройства.

Принципиально отличным от двух изложенных выше звуковых методов является перкуссия. При этом методе выслушивают звучание отдельных частей тела при их простукивании. Схематично тело человека можно представить как совокупность газонаполненных (легких), жидких (внутренние органы) и твердых (кость) объемов. При ударе по поверхности тела возникают колебания, частоты которых имеют широкий диапазон. Из этого диапазона одни колебания погаснут довольно быстро, другие же, совпадающие с собственными колебаниями пустот, усилятся и вследствие резонанса будут слышимы.

15. инфразвук.действие инфразвука на биологические объекты.

Инфразвук (ИЗ) - механические (упругие) волны с частотами, меньшими тех, которые воспринимает ухо человека (ν < 16 – 25 Гц, нижняя граница не определена). Источники: естественные объекты (море, землетрясение, грозовые разряды), искусственные (взрывы, автомашины, станки).Источники естественные объекты (море, грозовые разряды) и искусственные (взрывы, атомашины).Он часто сопровождается слышимым шумом.

Применение УЗ

УЗ-диспергирование применяется в фармакологии при изготовлении коллоидных растворов и лекарственных эмульсий, высокодисперсных аэрозолей.

УЗ дефектоскопия используются не только для выявления дефектов металлических изделий, но и для определения линейных размеров тел.

УЗ резание позволяет обрабатывать хрупкие материалы (керамика, стекло, полупроводники - германий и кремний).

 

 

17. действие ультразвуа на биологические объекты.применение ультразвука для диагностики и для лечения.ультразвуковая хирургия.преимущества ультразвуковых методов.

 

- механическое действие обусловлено высокочастотными колебаниями, под действием которых происходят пульсации клеток и микромассаж тканей (рассасывание рубцов, уплотненных тканей).

- тепловой эффект незначителен и в терапевтических целях для прогревания не используется (рост t на 1-1,5 ⁰С).

- физико-химическое действие повышает проницаемость клеточных мембран для ионов калия, кальция, а при значительных интенсивностях мембраны становятся проницаемыми для молекул белка.

Методы лечения

УЗ терапии (фонофорез) - введение с помощью УЗ в организм через поры неповрежденной кожи некоторых лекарственных веществ (гидрокортизона, тетрациклина).

Проводятся операции по удалению опухолей в мозговой ткани без вскрытия черепной коробки. Несколько излучателей, укрепленных на голове пациента, испускают УЗ пучки, фокусирующиеся на опухоли. Интенсивность каждого пучка такова, что он не приводит к повреждению мозговой ткани, но в том месте, где все пучки фокусируются, интенсивность УЗ возрастает и опухоль разрушается.

При операциях УЗ применяют как УЗ скальпель, способный рассекать мягкие, костные ткани, травмируя их гораздо меньше, чем обычный скальпель. Меньшие деформации, возникающие при действии УЗ скальпеля, приводят к быстрейшему заживлению оперированной ткани. УЗ метод применяется не только для резки, но и для сварки сломанных костей

18. гидродинамика.основные понятия.уравнение неразрывности струи.вязкость жидкости.уравнение Бернулли.

Силы, приложенные к любому выделенному объему жидкости, ограниченному замкнутой поверхностью, подразделяют на две группы - массовые (объемные) и поверхностные.

При установившемся течении жидкости или газа изменения массы в рассматриваемом объеме не происходит, что означает равенство объемов втекающей и вытекающей жидкости.

Изучение потока жидкости в трубопроводе показало, что ее частицы, расположенные вблизи оси, движутся с большими скоростями, чем частицы, находящиеся у стенок. При рассмотрении гидродинамических явлений выделяют элементарную струйку, размеры поперечного сечения которой бесконечно малы, а значит, скорость ее течения можно принять постоянной. Для определения понятия элементарной струйки дополнительно вводят понятия линии и трубки тока.

Под линией тока в потоке понимают линию, касательные к которой в каждой точке совпадают с направлением вектора скорости. Для установившегося движения линия тока всегда совпадает с траекторией частиц движущейся жидкости, расположенных на ней.

Для неустановившегося движения уравнение Бернулли справедливо только для двух частиц идеальной жидкости, находящихся на одной линии тока в рассматриваемый момент времени. Уравнение Бернулли для реальной жидкости можно записать в виде

- гидродинамические потери между двумя сечениями элементарной струйки жидкости.

19. основные понятия реологии.общая характеристика реологических свойств мягких и твёрдых биологических тканей.

РЕОЛОГИЯ – наука о деформациях и текучести сплошных сред, обнаруживающих упругие, пластические и вязкие свойства в различных сочетаниях. Упругие деформации возникают в теле при приложении нагрузки и исчезают, если нагрузки снять; пластические деформации появляются только в том случае, когда вызванные нагрузкой напряжения превышают известную величину – предел текучести; они сохраняются после снятия нагрузки; вязкое течение отличается тем, что оно возникает при любых сколь угодно малых напряжениях, с ростом напряжений увеличивается скорость течения, и при сохранении напряжений вязкое течение продолжается неограниченно. Еще одно свойство, которым могут обладать среды, изучаемые реологией, – это высокоэластичность, характерная, например, для резины, когда резиновая лента допускает десятикратное растяжение, а после снятия нагрузки практически мгновенно восстанавливает первоначальное состояние. Очень многие реологические среды являются дисперсными системами двух или трех фаз: это мелкие твердые частицы, распределенные в вязкой жидкости (суспензия или гель, если твердая фаза преобладает), или это мелкие капельки одной жидкости в другой – эмульсия, или пузырьки воздуха в жидкости (пена), и т.д. Но, тем не менее, реология рассматривает такую среду как однородную, но обнаруживающую такие же механические свойства, как и те, что установлены в опытах с реальным конкретным материалом. Этот подход, характерный для механики сплошных сред, позволяет избежать трудностей, связанных с изучением механизмов взаимодействия фаз, и сравнительно просто описать основные черты поведения реологических сред при воздействии на них заданных нагрузок. Такие теории называются феноменологическими.

Адгезия — это слипание однородных твердых или жидких тел, соприкасающихся своими поверхностями. Численно адгезия (/?0) оп­ределяется как усилие Р0 (Н), приходящиеся на единицу площади поверхности Г0 (м2), т. е. это удельная сила, действующая по норма­ли, при которой происходит отрыв пластины изготовленной из соот­ветствующего материала от продукта: Сдвиг — это важный вид деформации в реологии. Простой сдвиг рассматривают как плоскую деформацию, параллельную неподвиж­ной плоскости вследствие действия касательных напряжений на гра­нях элемента. Простой сдвиг представляет собой особый случай ла­минарного потока, при котором тело можно считать состоящим из бесконечных тонких слоев. Эти слои не деформируются, а только скользят один по другому. Ж˜ИДКОСТЬ — агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе черты твердого состояния (сохранение объема, определенная прочность на разрыв) и газообразного (изменчивость формы).Для жидкости характерны ближний порядок в расположении частиц (молекул, атомов) и малое различие в кинетической энергии теплового движения молекул и их потенциальной энергии взаимодействия. Тепловое движение молекул жидкости состоит из колебаний около положений равновесия и сравнительно редких перескоков из одного равновесного положения в другое, с этим связана текучесть жидкости.
При нагревании до достаточно высоких температур твердые тела расплавляются и переходят в жидкое состояние. Для кристаллических твердых тел такой переход происходит скачком при вполне определенной для данного вещества температуре, называемой температурой плавления. Вместе с тем, существуют так называемые аморфные (стеклообразные) твердые тела, которые по своим свойствам мало отличаются от жидкостей, к их числу относятся стекла, различные смолы, пластмассы. По мере повышения температуры они переходят в жидкое состояние – становятся как бы все более мягкими и приобретают обычную для жидкости способность течь. Их называют иногда переохлажденными жидкостями, поскольку в обычном состоянии такие вещества можно рассматривать как жидкости с аномально большой вязкостью.
Сохраняя отдельные черты как твердого тела, так и газа, жидкость обладает рядом только ей присущих особенностей, из которых наиболее характерная — текучесть. Подобно твердому телу, жидкость сохраняет свой объем, имеет свободную поверхность, обладает определенной прочностью на разрыв при всестороннем растяжении. С другой стороны, взятая в достаточном количестве принимает форму сосуда, в котором находится. Принципиальная возможность непрерывного перехода жидкости в газ также свидетельствует о близости жидкого и газообразного состояний.
ТВЕРДОЕ Т˜ЕЛО — агрегатное состояние вещества, отличающееся от других (жидкости, газа, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, которые совершают малые колебания вокруг положений равновесия. Различают кристаллические и аморфные твердые тела. В кристаллах существует пространственная периодичность в расположении равновесных положений атомов. В аморфных твердых телах атомы колеблются около хаотически расположенных точек. Устойчивым состоянием твердых тел является кристаллической.

20. электрические и магнитные явления в биологии и медицине.электрогенез.

Электрогенез — это воз­ник­но­ве­ние по­тенци­а­ла действия в объек­тах жи­вой при­ро­ды, обу­с­ло­в­лен­ное комплек­сом фи­зи­ко-хи­ми­че­ских процес­сов, обес­пе­чи­вающих под­дер­жа­ние не­рав­но­мер­ного рас­пре­де­ле­ния ио­нов внут­ри жи­вой клет­ки и на по­верх­но­сти обо­лоч­ки или быст­рое пе­ремеще­ниеио­нов че­рез мем­бра­ну.

21. волновая оптика.интерференция,дифракция,поляризация света.голография.применение в медицине.

Волновая о́птика — раздел оптики, который описывает распространение света с учётом его волновой природы. Явления волновой оптики — интерференция, дифракция, поляризация

Интерференция волн — взаимное увеличение или уменьшение результирующейамплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве.[1] Сопровождается чередованием максимумов и минимумов (пучностей) интенсивности в пространстве.

,

где

и — фазы распространяющихся волн

и — волновые числа ()

и — циклические частоты каждой волны

и — начальные фазы,

и — расстояния от точки М до точечных источников B₁ и B₂

 

Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный, огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.

Поляризация (франц. polarisation, первоисточник: греч. pólos — ось, полюс) — процессы и состояния, связанные с разделением каких-либо объектов, преимущественно в пространстве

22.д ифракция рентгеновских лучей.формула Вульфа-Бреггов.

Обычные дифракци­онные решетки, у которых период имеет величину порядка длины световой волны, для наблюдения дифракции рентгеновских лучей неприемлемы, т.к. длины рентгеновских волн в 104 раз меньше световых волн. Пространственной дифракци­онной решеткой для рент­геновских лучей могут служить кристаллы, у ко­торых расстояние между рассеивающими центрами с длиной волны рентгеновских лучей. В кристаллах атомы расположены упорядочено, образуя трехмерную решетку. Рентгеновские лучи возбуждают атомы кристаллической решетки, вызывая появление вторичных волн, которые интерферируют подобно вторичным волнам от щелей дифракционной решетки. Разбив кристалл на ряд параллельных плоскостей,проходящих через узлы решетки, можно выделить в нем большое число параллельных атомных слоев.

Пусть падающий пучок рентгеновских лучей образует угол 0 с одной из систем таких плоскостей. Кристаллическую струк­туру можно рассматривать как объ­емную дифракционную решетку с периодом d. Разность хода лучей

А=2 d sinθ Условие максимума для междуатомной интерференции будет 2 d sinθ = kλ, где к = 1,2,3,.- причем разным к соответствуют разные углы скольжения 9. Для дифракции рентгеновских лучей в кристаллах выражение 2dsinθ=kλ называется формулой Вульфа-Брэгга. Изучая дифракцию рентгеновских лучей, можно по измеренным углам 9 для дифракционных максимумов и по известной длине волны монохроматического рентгеновского излучения исследовать внутреннюю структуру кристаллов.

23.тепловое излучение.законы теплового излучения.термографы и тепловизоры в медицине.

Теплово́е излуче́ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в видеэлектромагнитных волн за счёт их тепловой энергии. Основные свойства теплового излучения

· Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности

· Интенсивность теплового излучения неравномерна по частотам и имеет явно выраженный максимум при определенной частоте

· C ростом температуры общая интенсивность теплового излучения возрастает

· C ростом температуры максимум излучения смещается в сторону больших частот (меньших длин волн)

· Тепловое излучение характерно для тел независимо от их агрегатного состояния

· Отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит, что если мы поместим тело в термоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии.

· Абсолютно черное тело

· Абсолютно черное тело — это физическая абстракция (модель), под которой понимают тело, полностью поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение

· — для абсолютно черного тела

Тепловизоры — это приборы, способные видеть инфракрасное (ИК) или тепловое излучение. Те объекты, которые излучают тепло, имеют на дисплее приборов желто-оранжево-красные цвета, а все холодные объекты почти неразличимы. медицине ИК-термография выявляет опухоли и воспалительные процессы, нарушения кровообращения, травмы и даже анализирует психические процессы.

24. модель атома Томсона и Резерфорда.Теория Бора.

Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных (1903 г.) принадлежитДж. Томсону. Он считал, что атом представляет собой электронейтральную систему шарообразной формы радиусом, примерно равным 10–10 м. Положительный заряд атома равномерно распределен по всему объему шара, а отрицательно заряженные электроны находятся внутри него (рис. 6.1.1). Для объяснения линейчатых спектров испускания атомов Томсон пытался определить расположение электронов в атоме и рассчитать частоты их колебаний около положений равновесия. Однако эти попытки не увенчались успехом. Через несколько лет в опытах великого английского физика Э. Резерфорда было доказано, что модель Томсона неверна.

Совместно с Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом в 1909 году, он провел эксперимент Гейгера — Марсдена, который продемонстрировал существование ядра в атоме. Резерфорд попросил Гейгера и Марсдена в этом эксперименте искать альфа-частицы с очень большими углами отклонения, что не ожидалось от модели атома Томсона в то время. Такие отклонения, хотя и редкие, были найдены, и оказались гладкой функцией угла отклонения высокого порядка. Резерфорд смог интерпретировать эти данные, что привело его к разработке модели атома Резерфорда в 1911 году: очень маленького положительно заряженного ядра, содержащего большую часть массы атома, с обращающимися вокруг него лёгкими электронами. (модель атома Бора)

· Атом может находиться только в особенных стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

· Излучение и поглощение энергии атомом происходит при скачкообразном переходе из одного стационарного состояния в другое, при этом имеют место два соотношения:

где — излучённая (поглощённая) энергия, — номера квантовых состояний. В спектроскопии и называются термами.

1. Правило квантования момента импульса:

2. Далее исходя из соображений классической физики о круговом движении электрона вокруг неподвижного ядра по стационарнойорбите под действием кулоновской силы притяжения, Бором были получены выражения для радиусов стационарных орбит и энергии электрона на этих орбитах:

м — боровский радиус.

— энергетическая постоянная Ридберга (численно равна 13,6 эВ).

 

25. классификация спектров.строение сложных атомов.

Классификация спектров.

Все спектры делятся на два основных класса: спектры испускания (или эмиссионные) и спектры поглощения. Каждый класс, в свою очередь, подразделяется на непрерывные (сплошные), полосатые и линейчатые спектры.

Атом состоит из атомного ядра и электронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом.[1] В некоторых случаях под атомами понимают только электронейтральные системы, в которых заряд ядра равен суммарному заряду электронов, тем самым противопоставляя их электрически заряженным ионам.[2][3]

Ядро, несущее почти всю (более чем 99,9 %) массу атома, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, связанных между собой при помощи сильного взаимодействия. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: число протонов Z соответствует порядковому номеру атома в в периодической системе и определяет его принадлежность к некоторому химическому элементу, а число нейтронов N — определённому изотопу этого элемента. Число Z также определяет суммарный положительный электрический заряд (Ze) атомного ядра и число электронов в нейтральном атоме, задающее его размер.[4]

Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы.

26. рентгеновское излучение:тормозное и характеристическое.рентгеновские трубки и аппараты.рентгеноструктурный анализ биологических объектов

Рентгеновское излучение (синоним рентгеновские лучи) — это электромагнитное излучение с широким диапазоном длин волн (от 8·10-6 до 10-12 см). Рентгеновское излучение возникает при торможении заряженных частиц, чаще всего электронов, в электрическом поле атомов вещества. Образующиеся при этом квантырентгеновского излучения имеют различную энергию и образуют непрерывный спектр. Характеристическое излучение возникает при переходе электрона с одного внутреннего слоя на другой. Однако все внутренние слои сложных атомов полностью заполнены. Следовательно, для возникновения характеристического излучения необходимо, чтобы на каком-нибудь внутреннем слое отсутствовал электрон. Это происходит за счет выбивания электрона с какого-нибудь внутреннего слоя электроном, ускоренным в рентгеновской трубке. Характеристическое излучение имеет линейчатый спектр

Схема рентгеновской трубки для структурного анализа: 1 - металлический стакан анода (обычно заземляется); 2 - бериллиевые окна для выхода рентгеновского излучения; 3 - термоэмиссионный катод; 4 - стеклянная колба; 5 - выводы катода, к которым подводится напряжение накала, а также высокое (относительно анода) напряжение; 6 - электростатическая система фокусировки электронов; 7 - анод; 8 - патрубки для подсоединения системы охлаждении

Рентгенострукту́рный ана́лиз (рентгенодифракционный анализ) — один из дифракционных методов исследования структуры вещества. В основе данного метода лежит явление дифракции рентгеновских лучей на трехмерной кристаллической решётке.

 

Явление дифракции рентгеновских лучей на кристаллах открыл Лауэ, теоретическое обоснование явлению дали Вульф и Брэгг(условие Вульфа-Брэгга). Как метод, рентгеноструктурный анализ разработан Дебаем и Шеррером.

Метод позволяет определять атомную структуру вещества, включающую в себя пространственную группу элементарной ячейки, её размеры и форму, а также определить группу симметрии кристалла.

27. люминесценция.применение в биологии и медицине.

Люминесценция (лат. lumen, luminis свет) — «холодное» свечение некоторых веществ (люминофоров). Излучение света происходит при наличии в атомах избыточной энергии, в зависимости от способа сообщения которой различают фото-, электро-, хемилюминесценцию и т.д. Широко распространенный вид Л. — биолюминесценция, возникающая в результате биохимических реакций. Явление Л. широко используется в лабораторной диагностике, санитарно-биохимических и других исследованиях. В диагностической и санитарно-гигиенической практике находит применение регистрация хемилюминесценции, сопровождающей процессы пероксидного окисления липидов биологических мембран, а также генерацию активных форм кислорода фагоцитирующими клетками.

Регистрация Л. позволяет получать важную информацию о физико-химических свойствах биологических объектов в норме и патологии. Молекулярные механизмы работы цепи переноса электронов в митохондриях, целых клетках и даже в тканях изучают по изменению синей (440 нм) флюоресценции восстановленных пиридиннуклеотидов, возбуждаемой при 365 нм. При изучении структуры нуклеиновых кислот применяют акридиновый оранжевый и другие зонды. При этом определение положения максимума Л. в спектре позволяет судить о структуре нуклеиновой кислоты. Так, максимум Л. акридинового оранжевого и двуспиральной нативной ДНК располагается в зеленой области спектра (530 нм), тогда как в одноцепочечной ДНК и РНК он смещается в красную область (640 нм). Микрофлюориметрически с помощью зондов анализируют ДНК непосредственно в клетках.

В медицинской технике распространение получили неорганические люминофоры — вещества, способные к фото-, рентгенофлюоресценции и т.д. Люминофоры используются в люминесцентных лампах. При изготовлении рентгеновских экранов применяют цинккадмийсульфидные люминофоры, способные к рентгенолюминесценции.

28. индуцированное излучение.оптические квантовые генераторы.применение лазеров в стоматологии.

Вы́нужденное излуче́ние, индуци́рованное излучение — генерация нового фотона при переходе квантовой системы (атома, молекулы, ядра и т. д.) из возбуждённого в стабильное состояние (меньшийэнергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Созданный фотон имеет ту же энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона являются когерентными. Большой вклад в разработку вопроса о вынужденном излучении (испускании) внес А. Эйнштейн. Гипотеза Эйнштейна состоит в том, что под действием электромагнитного поля частоты ω молекула (атом) может:

· перейти с более низкого энергетического уровня на более высокий с поглощением фотона энергией

· перейти с более высокого энергетического уровня на более низкий с испусканием фотона энергией

· кроме того, как и в отсутствие возбуждающего поля, остаётся возможным самопроизвольный переход молекулы (атома) с верхнего на нижний уровень с испусканием фотона энергией (

Лазеры — оптические квантовые генераторы луч лазера — это высокоточный бесконтактный, бескровный, стерильный и бактерицидный хирургический инструмент, позволяющий значительно сократить процесс послеоперационного заживления. I. Кариесология II. Эндодонтия. Эктомия пульпы — моментальное выпаривание пульпы III. Имплантология. Раскрытие импланта бескровным методом IV. Ортодонтия. V. Заболевания слизистой оболочки полости рта. VI. Пародонтология VII. Ортопедия

29.строение атомного ядра.свойства ядерных сил.энергии связи ядра. Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральныхнейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. Протон и нейтрон обладают собственным моментом количества движения (спином), равным [сн 1] и связанным с ним магнитным моментом.

Атомное ядро, рассматриваемое как класс частиц с определённым числом протонов и нейтронов, принято называть нуклидом.

 

Количество протонов в ядре называется его зарядовым числом — это число равно порядковому номеру элемента, к которому относится атом, в таблице Менделеева. Количество протонов в ядре определяет структуру электронной оболочки нейтрального атома и, таким образом, химические свойства соответствующего элемента. Количество нейтронов в ядре называется его изотопическим числом . Ядра с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов называются изотопами. Ядра с одинаковым числом нейтронов, но разным числом протонов — называются изотонами. Термины изотоп и изотон используются также применительно к атомам, содержащим указанные ядра, а также для характеристики нехимических разновидностей одного химического элемента. Полное количество нуклонов в ядре называется его массовым числом () и приблизительно равно средней массе атома, указанной в таблице Менделеева. Нуклиды с одинаковым массовым числом, но разным протон-нейтронным составом принято называтьизобарами. Большая энергия связи нуклонов, входящих в ядро, говорит о существовании ядерных сил, поскольку известные гравитационные силы слишком малы, чтобы преодолеть взаимное электростатическое отталкиваниепротонов в ядре. Связь нуклонов осуществляется чрезвычайно короткоживущими силами, которые возникают вследствие непрерывного обмена частицами, называемыми пи-мезонами, между нуклонами в ядре.

Экспериментально было обнаружено, что для всех стабильных ядер масса ядра меньше суммы масс составляющих его нуклонов, взятых по отдельности. Эта разница называется дефектом массы или избытком массы и определяется соотношением:

,

где и — массы свободного протона и нейтрона, — масса ядра.

Согласно принципу эквивалентности массы и энергии дефект массы представляет собой массу, эквивалентную работе, затраченной ядерными силами, чтобы собрать все нуклоны вместе при образовании ядра. Эта величина равна изменениюпотенциальной энергии нуклонов в результате их объединения в ядро.

Энергия, эквивалентная дефекту массы, называется энергией связи ядра и равна:

,

где — скорость света в вакууме.

Другим важным параметром ядра является энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра, которую можно вычислить, разделив энергию связи ядра на число содержащихся в нём нуклонов:

Ядерные силы — это силы, удерживающие нуклоны в ядре, представляющие собой большие силы притяжения, действующие только на малых расстояниях. Они обладают свойствами насыщения, в связи с чем ядерным силам приписывается обменный характер (с помощью пи-мезонов). Ядерные силы зависят от спина, не зависят от электрического заряда и не являются центральными силами

30. радиоактивность.закон радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и количества радиоактивных атомов в образце Естественной радиоактивностью называется самопроизвольное превращение ядер неустойчивых изотопов одного химического элемента в ядра изотопов других химических элементов.

Радиоактивность впервые обнаружена А. Беккерелем у солей урана. Естественная радиоактивность, как правило, наблюдается у ядер тяжелых элементов, располагающихся в таблице Менделеева за свинцом. Существуют и легкие радиоактивные ядра и др.

Скорость распада различных радиоактивных элементов неодинакова и характеризуется периодом полураспада.

Период полураспада — это промежуток времени Т, в течение которого распадается половина первоначального количества ядер (рис. 22.2).

Рис. 22.2

Если в начальный момент времени t₀=0 было N₀ радиоактивных ядер, то через промежуток времени, равный периоду полураспада t₁=T, число нераспавшихся ядер Спустя еще такой же промежуток времени t₂=2T числонераспавшихся ядер