Quantization ენერგია ელექტრონული in ატომი. მეთოდი მწარმოებელ ენერგია reactor ნელი ნეიტრონების

ეს სტატია საუბრობს იმაზე, თუ რა quantization ენერგიის მნიშვნელობას და ამ მოვლენის თანამედროვე მეცნიერება. ის გვიჩვენებს, ისტორიაში აღმოჩენის discreteness ენერგია და ასევე აჩვენა ფარგლებს quantized ატომები.

ბოლოს ფიზიკის

გვიან მეცხრამეტე საუკუნის დილემა, რომლის წინაშეც მეცნიერები: შემდეგ არსებული დონის ტექნოლოგია, ყველა შესაძლო ფიზიკის კანონები იქნა აღმოჩენილი, აღწერილი და შესწავლილი. სტუდენტები, რომლებიც არ ჰქონდა მაღალგანვითარებული შესაძლებლობები მეცნიერებები, მასწავლებლის ურჩია, რომ არ აირჩიოს ფიზიკა. მათ სჯეროდათ, რომ ადიდებდეს მას აღარ არის შესაძლებელი, იქ იყო მხოლოდ რუტინული სამუშაოს შესწავლა მცირე უმნიშვნელო დეტალებზე. ეს უფრო შეეფერება ფრთხილად კაცი, არ დაჯილდოებული. თუმცა, სურათზე რაც არის უფრო გასართობი იყო აღმოჩენა მისცა შემთხვევა ასახავს. ეს ყველაფერი დაიწყო მარტივი შეუსაბამობები. დასაწყისისთვის, აღმოჩნდა, რომ სინათლე არ არის საკმაოდ სოლიდური გარკვეულ პირობებში, დაწვის წყალბადის მარცხენა სანომრე ხაზების ნაცვლად მხოლოდ ერთ ადგილზე. ამასთან, გაირკვა, რომ სპექტრის ჰელიუმის ჰქონდა უფრო ხაზები ვიდრე წყალბადის სპექტრები. შემდეგ აღმოჩნდა, რომ ბილიკი ერთი ვარსკვლავი განსხვავდება სხვა. და სუფთა ცნობისმოყვარეობა იძულებული მკვლევარები ხელით დააყენა ერთ გამოცდილების შემდეგ კიდევ ძიებაში პასუხები კითხვებზე. კომერციული გამოყენება მათი აღმოჩენები ისინი არ ფიქრობდა.

პლანკის და კვანტური

ჩვენდა საბედნიეროდ, ეს გარღვევა ფიზიკის თან ახლდა განვითარების მათემატიკა. იმის გამო, რომ ახსნა, თუ რა ხდება ჯდება წარმოუდგენლად რთული ფორმულა. 1900 წელს, Maks ფიცარი, სამუშაო თეორია რადიაციული აბსოლუტურად შავი სხეულის, აღმოჩნდა, რომ ენერგია quantized. მოკლედ მოგვითხრობს მნიშვნელობით ეს განცხადება საკმაოდ მარტივია. ნებისმიერი ელემენტარული ნაწილაკების შეიძლება იყოს მხოლოდ რამდენიმე კონკრეტული პირობები. თუ გამოიწვიოს უხეში მოდელი, counter შეიძლება ნახოთ ისეთ ქვეყნებს, 1, 3, 8, 13, 29, 138. ყველა სხვა ღირებულებები არ არსებობს მათ შორის. მიზეზი ჩვენ გამოავლენს შემდეგ. თუმცა, თუ თქვენ ჩაყვინთვის შევიდა ამბავი ამ აღმოჩენის, აღსანიშნავია, რომ მეცნიერი ითვლება ენერგეტიკული quantization ბოლოს ცხოვრება არის მოსახერხებელი მათემატიკური შეასრულა, არ არის ისეთი სერიოზული ფიზიკური გაგებით.

Wave და წონა

დასაწყისში მეოცე საუკუნის სავსე იყო აღმოჩენები დაკავშირებული სამყაროში ელემენტარული ნაწილაკების. მაგრამ ყველაზე დიდი საიდუმლო არის შემდეგ პარადოქსი: რიგ შემთხვევებში, ნაწილაკების იქცევიან ობიექტების მასა (და ამით იმპულსი), და რაღაც - როგორც ტალღა. მას შემდეგ, რაც ხანგრძლივი და მუდმივი დავა ჰქონდა მოდის იმ დასკვნამდე, წარმოუდგენელ: ელექტრონები, პროტონები და ნეიტრონები აქვს ეს თვისებები ერთდროულად. ეს მოვლენა ეწოდება ტალღის ნაწილაკების duality (ამ სიტყვის რუსი მეცნიერები ორასი წლის წინ corpuscle მოუწოდა ნაწილაკების). ამდენად, ელექტრონული გარკვეული მასა, როგორც ეს იყო smeared ტალღა გარკვეული სიხშირის. ელექტრონული რომელიც ბრუნავს გარშემო ატომური ბირთვი, უსასრულოდ აკისრებს ტალღების ერთმანეთს. აქედან გამომდინარე, მხოლოდ გარკვეული მანძილი ცენტრი (რომელიც დამოკიდებული სიგრძის), ელექტრონული ტალღა ტრიალებს, არ გააუქმოს ერთმანეთს. ეს ხდება მაშინ, როდესაც ისახავს "უფროსი" ელექტრონის ტალღის თავის "კუდი" ნაწილობრივ ემთხვევა მაქსიმალური და მინიმალური - მინიმალური. ეს განმარტავს quantization ენერგია ატომის, რომ არის, ყოფნა კარგად განსაზღვრული ორბიტაზე, რომელშიც electron შეიძლება არსებობდეს.

სფერული nanokon in vacuo

თუმცა, რეალური სისტემები წარმოუდგენლად რთული. ემორჩილება ლოგიკა ზემოთ აღწერილი შეიძლება უფრო გაგებული ელექტრონული ორბიტაზე სისტემის წყალბადი და ჰელიუმი. თუმცა, მას შემდეგ საჭიროება საკმაოდ რთული გამოთვლები. ვისწავლოთ თუ როგორ უნდა გვესმოდეს, თანამედროვე სტუდენტები შეისწავლიან quantization ენერგეტიკული ნაწილაკების პოტენციალი კარგად. დასაწყისისთვის, აირჩიოს იდეალური ფორმა ორმოს და ერთი ელექტრონული მოდელი. გადაჭრის ამ Schrödinger განტოლება ენერგიის დონეზე, რომელიც ელექტრონული შეიძლება იყოს. შემდეგ სწავლა უნდა ვეძებოთ დამოკიდებულებები, უფრო შემოღების ცვლადები: სიგანე და სიღრმე კარგად, ენერგეტიკისა და სიხშირის electron კარგავს განსაზღვრულობა და დასძინა, სირთულის განტოლებები. გარდა ამისა, შეცვლის ფორმის ხვრელი (მაგალითად, ხდება მოედანზე ან toothed ნახვა, მისი კიდეები დაკარგა სიმეტრია), მოდის ჰიპოთეტური ელემენტარული ნაწილაკების სასურველი მახასიათებლები. და მხოლოდ მაშინ ვისწავლოთ პრობლემების, რომელიც, როგორც ჩანს, radiant ენერგია quantization of რეალურ ატომები და კიდევ უფრო რთული სისტემები.

Impulse იმპულსი

თუმცა, დონის ენერგეტიკული, მაგალითად, ელექტრონული - მეტ-ნაკლებად ნათელი ღირებულება. ყველა, ერთი გზა, ან სხვა, მაგრამ, როგორც ჩანს, რომ უმაღლესი ენერგეტიკული ცენტრალური გათბობის ბატარეის, უმაღლესი ტემპერატურა ბინა. შესაბამისად, quantization ენერგია ჯერ კიდევ შესაძლებელია წარმოვიდგინოთ გონება. ასევე არსებობს ცნებები ფიზიკის, რომ აზრი ინტუიციურად რთულია. იმპულსი არის პროდუქტი მაკრო სიჩქარე ადგილზე (არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ სიჩქარე და იმპულსი ორივე - ვექტორული სიდიდე, ანუ დამოუკიდებელი მიმართულებით). ეს არის იმის გამო, რომ იმპულსი ნათელია, რომ საშუალო ღირებულება ნელა საფრენი ქვის უბრალოდ დატოვონ სისხლნაჟღენთი, თუ მოხვდება კაცი, მაშინ, როგორც პატარა ტყვია, ესროლეს მაღალი სიჩქარით, არღვევს მეშვეობით სხეულის. მიკრო პულსი - ეს არის ისეთი რაოდენობა, რომელიც ახასიათებს ურთიერთობისათვის ნაწილაკების მიმდებარე სივრცე, ისევე როგორც მისი ქონების ნავიგაცია და ურთიერთქმედება სხვა ნაწილაკები. ეს უკანასკნელი პირდაპირ არის დამოკიდებული ენერგია. აქედან გამომდინარე, ნათელი ხდება, რომ quantization of ენერგია და იმპულსი ნაწილაკების უნდა ერთმანეთთან. უფრო მეტიც, მუდმივი სთ, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ რაც შეიძლება დაბალი ნაწილი ფიზიკური მოვლენაა და აჩვენებს დისკრეტული ფასეულობები შედის ფორმულა და ენერგია და იმპულსი ნაწილაკების nanoworld. მაგრამ არსებობს კონცეფცია კიდევ უფრო შორს ინტუიციური ცნობიერების - იმპულსი. ეს ეხება მოძრავი ორგანოები და რას ნიშნავს მასობრივი და მოძრავი კუთხური სიჩქარის. შეგახსენებთ, კუთხური სიჩქარის მიუთითებს მასშტაბები როტაციის ერთეულის დრო. კუთხის იმპულსი არის ასევე შეუძლია ანგარიშს გამოყოფის მეთოდი მოძრავი სხეულის ნივთიერება: ობიექტების იგივე მასა, მაგრამ ორიენტირებული შესახებ ღერძი როტაციის და პერიფერია მოგიწევთ სხვადასხვა კუთხის იმპულსი. როგორც მკითხველს ალბათ უკვე მიხვდა, ატომური მსოფლიოში ენერგიის quantization კუთხის იმპულსი.

Quantum და ლაზერული

გავლენა გახსნის დისკრეტული ენერგეტიკული და სხვა რაოდენობით აშკარაა. დეტალური შესწავლა მსოფლიოში არის მხოლოდ შესაძლებელი წყალობით კვანტური. თანამედროვე მეთოდებით შესწავლის მასალის გამოყენება სხვადასხვა მასალები და თუნდაც სამეცნიერო შექმნას მათ - ბუნებრივ გაგრძელებას გაგება, თუ რა ენერგია quantization. მუშაობის პრინციპი და გამოყენების ლაზერულ - არ არის გამონაკლისი. საერთოდ, ლაზერული შედგება სამი ძირითადი ელემენტები: სამუშაო სითხის, და სატუმბი რეფლექტორი სარკეში. სამუშაო სითხის შერჩეული ისე, რომ არსებობს ორი შედარებით ახლოს დონეზე ელექტრონები. ყველაზე მნიშვნელოვანი კრიტერიუმი ამ დონეზე არის სიცოცხლის ელექტრონები მათ. ეს არის, თუ რამდენად electron შეუძლია გადარჩეს კონკრეტული სახელმწიფოს წინაშე წასვლას ქვედა და სტაბილური პოზიცია. ორი დონეზე უნდა იყოს უფრო ხანგრძლივი ცხოვრობდა ზედა. მაშინ სატუმბი (ხშირად - სტანდარტული ნათურა, ზოგჯერ - ინფრაწითელი) იძლევა ელექტრონები საკმარისი ენერგია ყველა მათგანი შეიკრიბა ზედა დონის ენერგეტიკული და იქ თავმოყრილი. ეს ეწოდება მოსახლეობის inversion დონეზე. გარდა ამისა, ზოგი ერთი ელექტრონი გადადის ქვედა და სტაბილური სახელმწიფოს ემისიის photon, რამაც დანგრევას ქვემოთ ელექტრონები. თვისება, ეს პროცესი, რომ ყველა ფოტონები ამგვარად მიღებული აქვს იმავე სიგრძის და თანმიმდევრული. თუმცა, სამუშაო სითხის, როგორც წესი, დიდი საკმარისი, და ეს გამომუშავებული ნაკადების მიმართული სხვადასხვა მიმართულებით. როლი რეფლექტორი სარკეში, რათა გავფილტროთ მხოლოდ იმ ნაკადს ფოტონები, რომლებიც იმავე მიმართულებით. შედეგად, გამომავალი არის ვიწრო ინტენსიური სხივი თანმიმდევრული ტალღების იმავე სიგრძის. პირველ რიგში, ეს იყო ეგონა, შესაძლებელია მხოლოდ მყარი. პირველი ლაზერული იყო Boule როგორც სამუშაო სითხე. ახლა, არსებობს lasers ყველა სახის და ტიპის - სითხე, გაზი, და კიდევ ქიმიური რეაქცია. როგორც მკითხველს ხედავთ, მთავარი როლი ამ პროცესში ითამაშა შთანთქმის და ემისიის სინათლის ატომი. quantization ენერგია ამ შემთხვევაში არის მხოლოდ საფუძველი, თეორია.

სინათლის და ელექტრონული

შეგახსენებთ, რომ გარდამავალი ელექტრონის in ატომის ერთი ორბიტაზე სხვა თან ახლავს ან ემისიის ან შთანთქმის ენერგია. ეს ენერგია, როგორც ჩანს, როგორც photon სინათლის, ან photon. ფორმალურად, photon არის ნაწილაკების, მაგრამ მეორეს მცხოვრებთა nanoworld განსხვავებულია. Photon არ მასა, მაგრამ აქვს იმპულსი. მან დაადასტურა, რომ ეს არ არის რუსი მეცნიერი ლებედევი 1899 წელს, ნათლად დემონსტრირებას ზეწოლის ფონზე. Photon არსებობს მხოლოდ მოძრაობა და მისი სიჩქარე სინათლის სიჩქარით. ეს არის უსწრაფესად ჩვენი სამყაროს ობიექტი. სინათლის სიჩქარით (როგორც წესი, მითითებულია პატარა ლათინური "გ") დაახლოებით სამასი ათასი კილომეტრია წამში. მაგალითად, ზომა ჩვენი galaxy (არ არის ძალიან დიდი სივრცეში სტანდარტების) დაახლოებით ასი ათასი სინათლის წლის. პირისპირ საკითხზე, photon აძლევს მას ძალა მთლიანად, თითქოს დაიშალა ეს. ფოტონის ენერგია, რომელიც გამოიცა ან შეიწოვება გარდამავალი ელექტრონის ერთი ორბიტაზე სხვა დამოკიდებულია შორის მანძილი ორბიტაზე. თუ ეს არის პატარა - გამოირჩევა ინფრაწითელი სხივების დაბალი ენერგია, თუ დიდი - მიიღეთ ულტრაიისფერი.

X სხივები და გამა სხივები

ელექტრომაგნიტური სპექტრი შემდეგ ულტრაიისფერი შედგება რენტგენისა და გამა გამოსხივება. საერთოდ ისინი ტალღის სიგრძე, სიხშირე და ენერგიის გადაფარვას საკმაოდ ფართო სპექტრი. რომ არის, იქ არის X-ray photon ერთად ტალღის სიგრძე 5 picometers და გამა photon of იმავე სიგრძის. ისინი განსხვავდება მხოლოდ გზა მომზადება. Roentgen ხდება ყოფნა ძალიან სწრაფი ელექტრონების და გამა გამოსხივება მიღებული მხოლოდ იმ პროცესების დაშლისა და coalescence ბირთვი. X-rays იყოფა რბილი (დახმარებით translucent ადამიანის ფილტვების და ძვლები) და მძიმე (როგორც წესი, მხოლოდ საჭირო სამრეწველო და კვლევითი მიზნებისათვის). თუ ძალიან მკაცრად დაჩქარებული ელექტრონები და შემდეგ მოულოდნელად შენელდება (მაგალითად, გაგზავნის მყარი), ის აფიქსირებს რენტგენის photons. შეჯახება ამ ელექტრონების ნივთიერება სამიზნე ატომების, ელექტრონების გავა ქვედა ჭურვი. ელექტრონები ზედა ჭურვი საკუთარი ადგილი, გარდამავალი ასევე ასხივებენ X სხივები.

გამა სხივები მოხდეს სხვა შემთხვევებში. ატომებს, მიუხედავად იმისა, რომ შედგება მრავალი ელემენტარული ნაწილაკების, ასევე ხასიათდება მცირე ზომის, და, შესაბამისად, ისინი, როგორც წესი ენერგიის quantization. გარდამავალი ბირთვი აგზნებულობა ქვედა, მარჯვენა, და თან ახლავს ემისიის გამა სხივები. ნებისმიერი დაშლის რეაქცია ან ბირთვული fusion ხდება, მათ შორის გაჩენის გამა photons.

ბირთვული რეაქცია

ოდნავ ზემოთ, აღინიშნა, რომ ატომური ბირთვების ექვემდებარება კანონებს კვანტური მსოფლიოში. მაგრამ არსებობს ბუნებრივია, ხდება ნივთიერებების, როგორიცაა დიდი ბირთვით, ისინი არასტაბილურია. ისინი, როგორც წესი ნგრევა შევიდა მცირე და უფრო ძლიერი კომპონენტები. ეს, როგორც მკითხველი ალბათ მიხვდა, რომ, მაგალითად, პლუტონიუმი და ურანის. როდესაც ჩვენი პლანეტის წარმოიქმნება protoplanetary დისკზე, იყო გარკვეული რაოდენობის რადიოაქტიური ნივთიერებების. მას შემდეგ, რაც გახრწნილი დროთა განმავლობაში, გარდაიქმნება სხვა ქიმიური ელემენტები. ჯერ კიდევ არ გადარჩა ნომერი nondecayed ურანი და მისი ოდენობა შეიძლება იქნას, მაგალითად, ასაკის დედამიწაზე. ქიმიური ელემენტი, რომლებსაც აქვთ ბუნებრივი რადიოაქტივობის, არსებობს ასეთი დამახასიათებელი როგორც ნახევარი ცხოვრების დრო. ეს არის პერიოდი, რომლის დარჩენილი რაოდენობის ატომების ამ სახის იქნება განახევრდა. Half-Life პლუტონიუმი, მაგალითად, არ არის ოცდაოთხი ათასი წლის განმავლობაში. თუმცა, გარდა იმისა, რომ ბუნებრივი რადიოაქტივობის, არსებობს ასევე იძულებითი. თუ დაბომბვა მძიმე alpha-ნაწილაკების და ნეიტრონული მსუბუქი ატომური ბირთვების, მათ ბზარი. ამ შემთხვევაში არსებობს სამი სახის მაიონებელი გამოსხივების: alpha ნაწილაკების, ბეტა ნაწილაკების, გამა სხივები. Beta decay ბირთვი იწვევს ცვლილება ბრალდებით ერთეული. Alpha ნაწილაკების მიიღოს nucleus ორი positrons. გამა გამოსხივება აქვს ბრალდება და ელექტრომაგნიტური ველის ვერ გააქარწყლა, მაგრამ აქვს უმაღლესი გადასვლას ძალა. quantization ენერგიის ხდება ყველა შემთხვევაში, ბირთვს.

ომისა და მშვიდობის

Lasers, X სხივები, შესწავლა მყარი და ვარსკვლავები - ყველა მშვიდობიანი განაცხადების შესახებ ცოდნის Quanta. თუმცა, ჩვენი სამყარო სავსე საფრთხეები და ყველას სურს, რათა თავი დაეცვა. მეცნიერება ემსახურება სამხედრო მიზნებისათვის ძალიან. კი მცველი დააყენა მსოფლიოს თეორიული მოვლენაა, როგორც ენერგიის quantization. გარკვეული დისკრეტული არანაირი რადიაციული, მაგალითად, საფუძვლად დაედო ბირთვული იარაღი. რა თქმა უნდა, მისი განაცხადების დარიცხული საბრძოლო ერთეული - სავარაუდოდ მკითხველს ემახსოვრება Hiroshima და Nagasaki. ყველა სხვა მიზეზის გამო, დააჭირეთ წითელ ღილაკს სანუკვარ ეს იყო მეტ-ნაკლებად მშვიდად. როგორც ყოველთვის კითხვაზე რადიაციული დაბინძურების გარემოს. მაგალითად, ნახევარი ცხოვრება პლუტონიუმი ზემოთ მითითებულ ხდის ლანდშაფტის რომელიც ამ ელემენტს იღებს გამოსაყენებლად უვარგისია ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, თითქმის გეოლოგიურ ეპოქაში.

წყლის და სადენები

ვუბრუნდები მშვიდობიან გამოყენებას ბირთვული რეაქცია. ეს, რა თქმა უნდა, საუბარია წარმოების ელექტროენერგიის საშუალებით ბირთვული დაშლა. ეს პროცესი ასე გამოიყურება:

ძირითადი reactor თავდაპირველად, როგორც თავისუფალი ნეიტრონების და შემდეგ ისინი რადიოაქტიური ელემენტი (როგორც წესი, ურანის იზოტოპის), რომელიც გადის ალფა ან ბეტა decay.

იმისათვის, რომ ეს რეაქცია არ გავიდა ნაბიჯი უკონტროლო, რეაქტორის ძირითადი მოიცავს ე.წ. შემანელებლების. როგორც წესი, ეს კეთდება გრაფიტის წნელები, რომლებიც ძალიან კარგად აღიქვას neutrons. მორგება მათი სიგრძის, არ არის გამორიცხული, რომ მონიტორინგი განაკვეთი რეაქცია.

შედეგად, ერთ-ერთი ელემენტია გარდაიქმნება სხვა, წარმოუდგენელი თანხა ენერგეტიკის გაათავისუფლეს. ეს ენერგია შეიწოვება canister ივსება ე.წ. მძიმე წყალი (ნაცვლად წყალბადის დეიტერიუმის მოლეკულების). შედეგად კონტაქტი reactor core, რომ წყლის მძიმედ დაბინძურებული პროდუქცია რადიოაქტიური decay. ეს გადამუშავება ეს წყალი არის ყველაზე დიდი პრობლემა ბირთვული მომენტში.

პირველ წყლის ჩართვა მოთავსებულია მეორე მეორე - მესამე. წყლის მესამე ჩართვა უკვე უსაფრთხო გამოყენება, და ის, რომ თურმე ტურბინა, რომელიც აწარმოებს ელექტროენერგიას.

მიუხედავად ასეთი დიდი რაოდენობით შუამავლების შორის ენერგეტიკის გაათავისუფლეს პირდაპირ ბირთვით და ბოლოს მომხმარებლის (არ უნდა დაგვავიწყდეს შესახებ ათობით კილომეტრის ხაზები, რომლებიც ასევე ძალაუფლების დაკარგვა), ამ რეაქციას იძლევა წარმოუდგენელი ძალა. მაგალითად, ბირთვული ელექტროსადგური შეუძლია მიაწოდოს ელექტროენერგია მთელ ტერიტორიაზე სხვადასხვა მრეწველობის.