Узнавать окружающий мир и закономерности его развития вполне естественно и правильно. Именно поэтому необходимо обращать свое внимание на такие науки, как химия и физика, которые объясняет саму сущность формирования Вселенной. Основные законы атомной физики понять несложно.
Указанное научное направление считается одной из фундаментальных дисциплин для многих студентов. Современный инженер, техник и простой рабочий должны обладать логическим мышлением, а также знать в целом строение атомов и их уникальные свойства.
Атомная физика — это особый раздел физики, изучающий строение атомов и простые процессы которые происходят на элементарном уровне.
Атом представляет собой наименьшую частицу химического элемента, которая выступает в роли носителя всех его характеристик и состоит из положительно заряженного ядра, а также плотной электронной оболочки — совокупности движения электронов. Размер данного элемента определяется общим расстоянием от наиболее отдаленной точки ядра до этой орбиты.
Такая модель общество встретило с затруднениями:
- согласно теории Максвелла, движущийся вокруг ядра по окружности электрон должен непрерывно излучать мощные электромагнитные волны, что полностью противоречит факту наличия систематического излучения атомов;
- планетарная модель атома нестабильна в отношении электродинамики, так как в результате постоянного излучения электромагнитных волн энергия атома должна постепенно уменьшаться, а это не совпадает с концепцией длительного существования атомов.
Основная задача атомной физики напрямую связана с точным определением природы ядерных процессов, воздействующих между самими нуклонами, и особенностей движения указанных частиц в ядрах.
Квантовые постулаты Бора
Атомная модель атома находится в ярком противоречии с классическими законами физики. Согласно древним позициям, движущийся по орбите электрон обладает ускорением и должен беспрерывно испускать электромагнитные волны. Эти волны уносят значимую часть энергии электрона, который впоследствии движется по скручивающейся спирали и врезается в ядро. Атом вскоре перестаёт существовать.
Спасая данную ситуацию, датский ученый Нильс Бор смог сформулировать известные постулаты, которые не совпадают с законом классической физики:
- первый постулат Бора- движение электронов в атоме осуществляется по стационарным орбитам, на которых они обладают особой энергией, но энергии не излучают;
- второй постулат Бора - переходя с определенной стационарной орбиты на другую, электрон начинает мгновенно испускать или поглощать квант электромагнитной энергии, чья энергия пропорциональна частоте.
В соответствии с гипотезой Бора при переходе электрона на конкретную орбиту атом находится в возбужденном состоянии, в результате чего электромагнитная энергия испускается атомом.
Энергия связи атомных ядер
Под энергией связи в атомной физике принято понимать ту энергию, которая необходима для полного распада ядра на отдельные нуклоны. В конце XIX столетия была открыта неустойчивость мельчайших частиц, к числу которых относятся атомы полония, радия и урана. Бесконтрольное испускание веществ этими атомами называется радиоактивностью, изучением которой занимались супруги Кюри, Беккерель и Резерфорд.
В процессе многолетних исследований было установлено, что радиоактивные элементы испускают три типа излучения. Их определили, как -, - и - лучами. Природа -, - и - лучей своеобразна и многогранна, а - лучи - это особые электромагнитные волны с крайне маленькой длиной волны (от 10 -8 до 10 -11 см), которые осуществляют движение со скоростями, близкими к скорости света. - лучи - это постоянный поток ядер атомов гелия, в то время, как -, - и - лучи поглощаются атомами радиоактивных элементов при их трансформациях.
Параллельно при таких превращениях образовывается огромное количество энергии и возникает вещество совершенно нового типа, которое обладает иными химическими и физическими свойствами, чем исходный объект.
Оно может быть радиоактивным и трансформироваться одновременно в другое вещество. Таким образом, радиоактивность предполагает спонтанное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое систематическим испусканием разнообразных частиц.
Спектры прямого излучения и поглощения света
Поглощение света — это трудоемкий процесс уменьшения энергии световой волны при ее движении в веществе, в результате чего можно наблюдать кардинальное преобразование активности волны во внутреннюю силу элемента или в энергию повторного излучения, что приводит к ионизации атомов, нагреванию вещества и фотохимическим реакциям.
Закон Бугера—Ламберта—Бера подразумевает, что интенсивность плоской монохроматической волны на входе в конкретный слой поглощающего атома будет соответствовать его энергии на выходе из связанных частиц.
В настоящее время выделяют такие виду поглощения световой волны:
- линейчатый спектр — это частично разреженный газ, в котором атомы расположены на значительных расстояниях;
- полосатый спектр — это полностью разряженный молекулярный газ;
- сплошные спектры — это исключительно твердые и жидкие диэлектрики.
Основные законы атомной физики
Большинство теорий атомной физики используются в разнообразных сферах науки. Кроме них есть такие, которые ученые считают общими для всей природы. В этом случае, можно говорить о законе самосохранения и трансформации энергии. Он предполагает, что энергия каждой комплексной системы при протекании в ней любых физических явлений обязательно сохраняется.
Так, постулаты Бора выполняют роль базовых гипотез, которые стали основой многочисленных гипотез в атомной физике, заключающиеся в том, что абсолютно любая концепция может быть вполне устойчивой только в стационарных состояниях. Любое поглощение или излучение энергии атомом беспрерывно происходит посредством применения принципа, суть которого следующая: связанное с транспортацией излучение непременно становится монохроматическим.
Некоторые атомные системы, хоть и являются частью одной из отраслей указанной науки, тем не менее носят целостный характер, поэтому и должны быть известны всем.
Закон Архимеда подразумевает, что на любое физическое тело, которое было полностью погружено в жидкость или газообразное вещество, активно действует некая выталкивающая сила, непременно направленная вертикально вверх. Эта активность элементов всегда равна общему весу вытесненной объектом жидкости или газа.
Другая формулировка этого закона состоит в том, что тело, погруженное в определенное состояние, в обязательном порядке теряет в весе такое же количество массы, сколько и составила масса вещества, в который оно было предварительно загружено. Этот закон и стал основным постулатом теории плавания материальных тел. Закон всемирного тяготения помог объяснить, что абсолютно все объекты неизбежно притягиваются друг к другу с силой, которая больше произведений масс данных тел, что уменьшает квадрат расстояния между ними. Это и есть центральные и самые важные законы физики, которые должен знать любой желающий понять механизм функционирования окружающего мира и процессов, происходящих в нем.
