α) Θα χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο του Bohr καθώς για την ενέργεια δίνει καλά αποτελέσματα:

Σχετικά έγγραφα
Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Διάλεξη 4: Ραδιενέργεια

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1.

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Μάθημα 5 - Πυρηνική 1) Ειδη διασπάσεων και Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων 2) αλφα, 3) βητα, 4) γαμμα

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

λ Ε Πχ. Ένα σωματίδιο α έχει φορτίο +2 όταν επιταχυνθεί από μια διαφορά Για ακτίνες Χ ή ακτινοβολία γ έχουμε συχνότητα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΡΙΑΚΗ 15 ΜΑΡΤΙΟΥ 2015

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΤΡΙΤΗ 22 MAIΟΥ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Μάθημα 6 α) β-διάσπαση β) Χαρακτηριστικά πυρήνων, πέρα από μέγεθος και μάζα

Ξ. Ασλάνογλου Τμήμα Φυσικής Ακαδ. Έτος ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013

ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ κβαντισμένη h.f h = J s f = c/λ h.c/λ

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

i. 3 ii. 4 iii. 16 Ε 1 = -13,6 ev. 1MeV= 1, J.

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή

Διάλεξη 5: Αποδιέγερσεις α και β

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Λύση 10) Λύση 11) Λύση

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 27 ΜΑΪΟΥ 2005 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Συμπέρασμα: η Η/Μ ακτινοβολία έχει διπλή φύση, κυματική και σωματιδιακή.

1. Ιδιότητες των πυρήνων

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ - ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 20 ΜΑΪΟΥ 2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ (6)

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Υπό Γεωργίου Κολλίντζα

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιμέλεια: Ομάδα Φυσικών της Ώθησης

ΦΥΣΙΚΗ ΙΑΛΕΞΗ 4: Ο ΑΤΟΜΙΚΟΣ ΠΥΡΗΝΑΣ. ιδάσκων Ευθύµιος Τάγαρης Φυσικός, ρ Περιβαλλοντικών Επιστηµών. ρ Ευθύµιος Α. Τάγαρης

3. Ο Rutherford κατά το βοµβαρδισµό λεπτού φύλλου χρυσού µε σωµάτια α παρατήρησε ότι: α. κανένα σωµάτιο α δεν εκτρέπεται από την πορεία του

ΘΕΜΑ 1 ο. Μονάδες Σε µια εξώθερµη πυρηνική αντίδραση:

ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ: ΤΣΙΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΘΕΜΑ Α. Ι. Οδηγία: Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

AΠO ΤΑ ΠΡΩΤΟΝΙΑ & ΤΑ ΝΕΤΡΟΝΙΑ ΣΤΟΥΣ ΠΥΡΗΝΕΣ

Α2. Στο πρότυπο του Bohr, ο λόγος της κινητικής προς τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου είναι ίσος με: α. β. γ. δ.

Ραδιενεργές διασπάσεις. Ραδιονουκλίδια στην ιατρική

Μονάδες Η θεωρία των κβάντα:

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 29 ΜΑΙΟΥ 2004

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Α2. Στο πρότυπο του Bohr, ο λόγος της κινητικής προς τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου είναι ίσος με: α. β. γ. δ.

Ασκήσεις #1 επιστροφή 15/10/2012

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ 2/6/2005 ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Ακήσεις #1 Μήκος κύματος σωματιδίων, χρόνος ζωής και ραδιοχρονολόγηση, ενεργός διατομή, μέγεθος πυρήνων

ΠΥΡΗΝΙΚΗ 5ου εξαμήνου. 10 διευκρινήσεις και σημαντικά σημεία (όχι σ' όλη την ύλη) Κ. Κορδάς, ακ. έτος

Διάλεξη 11-12: Ασκήσεις στην Πυρηνική Φυσική

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

γ-διάσπαση Διάλεξη 17η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Α.3. Δίνονται οι πυρήνες Α, Β, Γ με τις αντίστοιχες ενέργειες σύνδεσης ανά νουκλεόνιο.

ΠΥΡΗΝΑΣ ΑΤΟΜΟΥ Ο όρος πυρήνας (nucleus) εισάγεται το 1912 από τον Rutherford. Κάθε άτομο αποτελείται από μια περιορισμένη περιοχή όπου συγκεντρώνεται

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

α. φ 1. β. φ 2. γ. φ 3. δ. φ 4. Μονάδες 5

Πυρηνικές διασπάσεις. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/05/15

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

Δευτερόνιο & ιδιότητες των πυρηνικών δυνάμεων μεταξύ δύο νουκλεονίων Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Οι ακτίνες Χ α. έχουν φάσµα που είναι µόνο συνεχές.

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 2 ΙΟΥΝΙΟΥ 2005 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Μάθημα 15 β-διάσπαση Α' μέρος (νετρίνα και ενεργειακές συνθήκες)

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

Transcript:

Ιατρική Φυσική ΑΡΝΟΣ-2257 Δ1 α) Θα χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο του Bohr καθώς για την ενέργεια δίνει καλά αποτελέσματα: E 3 E 2 =h f E n =E 1 /n 2 E 1 = 13.6eV c=λf hc λ= 1.89 1.6 10 19=656.886nm Εξαιρετικά καλή τιμή β) Από τη σχέση για το φαινόμενο Doppler ως προς τα μήκη κύματος έχουμε ότι (μη σχετικιστικό) Δ λ λ = u c u=c Δ λ λ =0.158c Η απόσταση μας από αυτό το γαλαξία είναι: u=h 0 r r= u H 0 = 300000 65 km/ s =4615.4 Mpc 1 km/ s Mpc [Παρατηρήσεις: α) Οι μονάδες της Hο είναι λάθος στο βιβλίο. Οι σωστές είναι (km/s)/mpc. β) Το σφάλμα που υπάρχει στην τιμή της Ηο μας επιτρέπει να χρησιμοποιήσουμε μια πιο χονδρική τιμή για το c. Δ2 Θα χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο του Bohr : E 3 E 2 =h f E 1 E n =E 1 /n 2 E 1 = 13.6eV = me f = E E n+1 n n E 1 2 (n+1) 2 = 4 h h 2ħ 2 H κλασική συχνότητα περιφοράς (για την ίδια ακτίνα ) είναι: = E 1 h (n+1) 2 n 2 (n+1) 2 n = 2E 1 2 hn 3 = 2me4 2ħ 2 hn 3 F κ =F C F κ =mω 2 r F c = 1 4π ε 0 e 2 ω=2π f r=r 1 n 2 r 1 = ħ2 e 2 m r 2 f = 2me 4 2 ħ 2 hn 3

Δ3 Για ένα δορυφόρο έχουμε ω= 2π T nh= m 4π2 r 2 n= m 4π2 L=mωr 2 T 2 h T 2 r2 =150 10 40 =nh Δ4 Η αρχή της απροσδιοριστίας για το χρόνο και την ενέργεια μας δίνει: ΔE Δt ħ ΔE ħ Δt τ τ =1.054 10 22 J Οι ενεργειακές καταστάσεις είναι εκφυλισμένες, δηλαδή όλες οι καταστάσεις με το ίδιο n έχουν την ίδια ενέργεια. Επομένως θα έχουμε ότι E 2 E 1 =Ε E n =E 1 /n 2 Ε =10.2 ev E 1 = 13.6eV Δ5 α) Η τιμή της μαγνητόνης του Bohr είναι: μ Β = e ħ 2m e =9.274 10 24 J /T =5.788 10 5 ev /T όπου 1 ev =1.6 10 19 J β) Οι ενέργειες των φωτονίων είναι τρεις (έχουμε μεταπτώσεις από την πάνω ενεργειακή κατάσταση όπως διαχώρησε το μαγνητικό πεδίο την 2p στη θεμελιώδη, από την κεντρική ενεργειακή κατάσταση όπως διαχώρησε το μαγνητικό πεδίο την 2p στη θεμελιώδη και από την κάτω ενεργειακή κατάσταση όπως διαχώρησε το μαγνητικό πεδίο την 2p στη θεμελιώδη). Σε αυτό έχουμε λάβει υπόψιν μας το γεγονός πως η s κατάσταση δεν διαχωρίζεται από το μαγνητικό πεδίο. Συνεπώς

E 2,1,1 E 1 =Ε α E 2,1,0 E 1 =E β E 2,1, 1 E 1 =E γ E 2,1,1 =E 2 + μ B B E 2,1, 1 =E 2 μ B B E 2,1,0 =E 2 = E 1 4 E 1 = 13.6 ev E α =(10.2+5.788 10 5 )ev E β =10.2eV E γ =(10.2 5.788 10 5 )ev Στο συμβολισμό στους δείκτες ο πρώτος αριθμός είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός, ο δεύτερος ο κβαντικός αριθμός της στροφορμής και ο τρίτος ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός. Δ6 ΔΕ=Ε 2 +μ Β Β ΕΣ ( Ε 2 μ Β Β ΕΣ )=2 μ Β Β ΕΣ Β ΕΣ = ΔΕ = 4.54 10 5 =0.392 T 5 2 μ Β 2 5.788 10 Ε1. α) Ο φασματοσκοπικός συμβολισμός για το Νάτριο στην θεμελιώδη του κατάσταση είναι DE = mbgb = 0.0021 ev 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Οι εκθέτες που χαρακτηρίζουν τα ηλεκτρόνια έχουν άθροισμα 11. Η χαμηλότερη στάθμη χωράει μόνο ένα ζεύγος καθώς ο αριθμός της στροφορμής παίρνει μόνο την τιμή 0 ενώ στη δεύτερη κατάσταση ο αριθμός της στροφορμής παίρνει τις τιμές 0 και 1 άρα έχουμε δυο ομάδες καταστάσεων. Η p (l=1) σπάει σε 3 ζεύγη εξαιτίας της τιμής του μαγνητικού αριθμού. Η χαμηλότερη κατάσταση αμέσως μετά είναι η 3s. Η πρώτη του διεγερμένη κατάσταση έχει συμβολισμό: 1s 2 2s 2 2p 6 3p 1 Μετά την 3s η χαμηλότερη κατάσταση είναι η 3p. β) Στην περίπτωση του Νατρίου οι δύο διεγερμένες p καταστάσεις είναι οι 3p 3/2 και 3p 1/2. Η διαφορά αυτών των καταστάσεων είναι μια μόνο μονάδα του σπιν που αλλάζει προσανατοσλιμός καθώς θεωρούμε ότι η τροχιακή στροφορμή παραμένει η ίδια. Η μεταβολή της ενέργειας των δύο δίδυμων γραμμών είναι

Ε 1 = hc λ 1 Ε 2 = hc λ 2 ΔΕ=Ε 2 Ε 1 σχέση ΔΕ=0.0021eV Η ενέργεια αυτή σχετίζεται με το μαγνητικό πεδίο μέσα από τη ΔΕ=0.0021eV = μ Β g B B=18T όπου g=2 (electron spin g- factor). Ε2 Από το σχήμα βλέπουμε ότι το ελάχιστο μήκος κύματος στο φάσμα των ακτίνων Χ είναι περίπου 33 pm. Αυτό σημαίνει ότι σε αυτή την περίπτωση όλη η ενέργεια του ηλεκτρονίου έγινε ένα φωτόνιο. Ε Kα = hc λ Kα =19700eV Ε Kβ = hc =17750eV λ Kβ Ε 2= 300eV E Ε Kα =Ε 2 Ε 3 = 250eV 1 Ε Kβ =Ε 3 Ε 1 E 1 = 20000eV Επομένως Ε = hc λ V = hc eλ =37600V E=eV Το φάσμα των ακτίνων Χ είναι συνεχές και διακριτό. Το διακριτό τμήμα που είναι οι γραμμές Κα και Κβ οφείλεται στις αποδιεγέρσεις των ηλεκτρονίων προς τις εσωτερικές στάθμες. H γραμμή Κα οφείλεται στη μετάβαση των ηλεκτρονίων από τη στάθμη με n=2 στη n=1 ενώ η γραμμή Κβ από τη στάθμη με n=3 στη n=1. Από τη γραφική παράσταση έχουμε ότι λ Κα =63 pm, λ Κβ =70 pm. Επομένως: Ε Kα = hc λ Kα =19700eV Ε Kβ = hc =17750eV λ Kβ Ε 2= 300eV E Ε Kα =Ε 2 Ε 3 = 250eV 1 Ε Kβ =Ε 3 Ε 1 E 1 = 20000eV

E3 Για μικρά Α η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο αυξάνει αρκετά γρήγορα. Παρατηρείται μια κορυφή κοντά στο Fe όπου υπάρχει μέγιστη σταθερότητα. Για μεγάλα Α η ενέργεια σύνδεσης είναι σχεδόν ανεξάρτητη του Α επομένως μπορούμε να πούμε ότι στους μεγάλους πυρήνες το κάθε νουκλεόνιο αλληλεπιδρά με συγκεκριμένο και σταθερό αριθμό νουκλεονίων γύρω του και όχι με όλα τα νουκλεόνια. Αυτό προκύπτει από το γεγονός πως οι πυρηνικές δυνάμεις δεν έχουν άπειρη εμβέλεια σε αντίθεση με την ηλεκτρική δύναμη Coulomb η οποία δεν παρουσιαζει κορεσμό. β) Η ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται12 cdot 1.66 times 10^{-27} σαν το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12. 1 mole άνθρακα 12 έχει 6.023 10 23 άτομα και μάζα 0.012 kg. Επομένως ( 1 amu = 0.012 g/ ( 6.023 10 23 ) 1/12 = 1.66 10-27 kg. Όμως αν θελήσουμε να μετατρέψουμε τα kg σε MeV/c 2 θα έχουμε: 1 MeV= 10 6 ev = 10 6 1.6 10-19 J = 1.6 10-13 J Όμως 1 kg αντιστοιχεί σε c 2 J σε ενέργεια. Αρα 1J= 1 kg/ c 2 Επομένως

1 amu = (1.66 10-27 )/( 1.6 10-13 )MeV kg/j=931 MeV/c 2 Δεχόμαστε ότι η ακτίνα ενός ατόμου δίνεται από τη σχέση: r=1.2 A 1/3 fm (όπου Α ο μαζικός αριθμός του πυρήνα). Επομένως για την περίπτωση του άνθρακα 12 V =4π r 3 /3 r=1.2 12 1 /3 10 15 m m=12 1.66 10 27 kg ρ=m/v E3 (Δεύτερη) r= 12 1.66 10 27 4π 1.2 3 12 10 45 =0.076 1018 kg/m 3 α) Το άτομο του υδρογόνου είναι αποτέλεσμα της ηλεκτροστατικής έλξης ανάμεσα στο πρωτόνιο και στο ηλεκτρόνιο. Επομένως υπεύθυνη είναι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Το άτομο του δευτερίου είναι αποτέλεσμα την ισχυρής πυρηνικής δύναμης η οποία δρα ανάμεσα (στα κουάρκς) και στα νουκλεόνια. Η ισχυρή πυρηνική δύναμη είναι πολύ πιο ισχυρή από την ηλεκτρομαγνητική αλλά έχει πολύ μικρότερη εμβέλεια. Το γεγονός πως είναι πολύ ισχυρότερη έχει σαν αποτέλεσμα τις πολύ μεγάλες τιμές της ενέργειας σύνδεσης που εμφανίζονται στα πυρηνικά συστήματα σε σχέση με τα ατομικά συστήματα. β) Η μάζα του ατόμου του υδρογόνου είναι πρακτικά ίση με τη μάζα του πρωτονίου καθώς η ενέργεια σύνδεσης του συστήματος είναι πρακτικά αμελητέα σε σχέση με την ενέργεια ηρεμίας του πρωτονίου. Επομένως η μάζα του ατόμου του υδρογόνου είναι 938 MeV/c 2. Η amu δεν είναι ίση με τη μάζα ενός πρωτονίου καθώς στον πυρήνα του άνθρακα 12 υπάρχει και ένα έλλειμμα μάζας (Δm) που αντιστοιχεί στην ενέργεια σύνδεσης. Το δευτέριο αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο. Η μάζα του πυρήνα του είναι: M=m p +m n -Δm=938.272+939.565-2.22=1875.617 MeV/c 2 Εδώ το ΔM είναι αυτό του δευτερίου. Για να βρω τις αντίστοιχες ενέργειες θα πρέπει να πολλαπλασιάσω αυτές τις τιμές με το c 2. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα να φύγει από τις μονάδες και τελικά να πάρω τις ίδιες αριθμητικές τιμές. E4 α) Στην πρώτη αντίδραση υπεύθυνη είναι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη καθώς είναι μια χημική αντίδραση. Στη δεύτερη αντίδραση υπεύθυνη είναι η ισχυρή πυρηνική αντίδραση καθώς έχουμε μια σύλληψη ενός σωματίου α από έναν πυρήνα. Στην αντίδραση αυτή θα πρέπει να διατηρούνται ο μαζικός αριθμός και ο ατομικός αριθμός. Συνεπώς θα έχουμε ότι Ατομικός αριθμός:

2+6= χ+8 Αρα χ=0. Μαζικός αριθμός: 4+13=υ+16 Αρα υ=1 Αρα το άγνωστο σωματίδιο έχει μηδενικό ατομικό αριθμό και μοναδιαίο μαζικό, συνεπώς είναι νετρόνιο. β) Προφανώς περισσότερη ενέργεια απελευθερώνεται στη δεύτερη αντίδραση καθώς είναι πυρηνική. Οι τιμές που μας δίνει η άσκηση μας ξεγελούν να θεωρήσουμε ότι περισσότερη ενέργεια απελευθερώνεται στην χημική αντίδραση. Θα πρέπει όμως να προσέξουμε ότι οι θερμότητες που δίνονται στις χημικές αντιδράσεις αναφέρονται σε 1 mole αντιδρώντων δηλαδή σε 6.023 10 23 άτομα. γ) Στη χημική αντίδραση απαιτείται ενέργεια για να σπάσει ο δεσμός των οξυγόνων και στη συνέχεια απελευθερώνεται ενέργεια όταν τα ελεύθερα πια οξυγόνα συνδέονται με τον άνθρακα. Στην πυρηνική αντίδραση απαιτείται ενέργεια για να πλησιάσει το σωμάτιο α πολύ κοντά στον πυρήνα καθώς και αυτό αλλά και ο πυρήνας είναι θετικά φορτισμένα με αποτέλεσμα να απωθούνται ηλεκτροστατικά. Όταν το σωμάτιο α ενσωματωθεί στον πυρήνα αυξάνει η ενέργεια σύνδεσης του με αποτέλεσμα να αποβάλλει την περισσευούμενη ενέργεια. E5 Σχήμα σελ 53 σημειώσεων. Οι σταθεροί πυρήνες για μικρούς ατομικούς αριθμούς (μικρότερους από 20 ) έχουν ίσο αριθμό νετρονίων και πρωτονίων. Για μεγάλους ατομικούς αριθμούς ο αριθμός των νετρονίων ξεπερνά σημαντικά τον αριθμό των πρωτονίων. Οι δυνάμεις που λαμβάνουν μέρος είναι η απωστική ηλεκτρομαγνητική δύναμη (δύναμη Coulomb) η οποία τείνει να διαλύσει τους πυρήνες και η ελκτική ισχυρή πυρηνική δύναμη η οποία τους κρατά ενωμένους. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη είναι πιο ασθενής από τον ισχυρή πυρηνική αλλά έχει άπειρη εμβέλεια σε αντίθεση με την ισχυρή πυρηνική που η εμβέλεια της δεν καλύπτει καν τους μεγάλους πυρήνες. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να απαιτείται μεγαλύτερος αριθμός νετρονίων στους μεγάλους πυρήνες για να επέλθει σταθερότητα. Η κοιλάδα σταθερότητας είναι η περιοχή στην οποία βρίσκονται οι σταθεροί πυρήνες. Οι ραδιενεργοί πυρήνες με τις διασπάσεις προσπαθούν να βρεθούν μέσα σε αυτή την περιοχή σταθερότητας. Οι διαδικασίες είναι η διάσπαση α, η διασπαση β, η διάσπαση γ καθώς και κάποιες πολύ πιο σπάνιες όπως η σύλληψη ηλεκτρονίου η εσωτερική μετατροπή. E6 Οι αντιδράσεις του κύκλου πρωτονίου -πρωτονίου είναι

1 1 Η + 11 Η --- 12 Η + + e + ν e + 0.42 ev (Ισχυρή πυρηνική αλλά και Παραγωγή νετρίνων Ασθενής πυρηνική) Από τις διατηρήσεις μαζικού και ατομικού αριθμού έχουμε ότι: 1+1=2+χ Αρα χ=0 1+1=1+υ Αρα υ=1 Επομένως έχουμε ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο με φορτίο ίσο με του πρωτονίου το οποίο έχει μαζικό αριθμό μηδέν άρα δεν είναι νουκλεόνιο άρα είναι ποζιτρόνιο. Στη συνέχει παίρνουμε τη διατήρηση του λεπτονικού αριθμού του ηλεκτρονιου. Επειδή αυτό είναι ένα σωματίδιο αντιύλης και στα αντιδρώντα δεν έχουμε αντιύλη θα πρέπει να παραχθεί και ένα νετρίνο ύλης που θα ανήκει στην ομάδα των νετρίνων του ηλεκτρονίου. 1 1 Η + 12 Η --- 23 Ηe + γ + 5.49 Μ ev (ισχυρή πυρηνική) Πάλι από τη διατήρηση του ατομικού και του μαζικού αριθμού βλέπουμε ότι το σωματίδιο που λείπει έχει και τους δύο αυτούς αριθμού μηδενικούς. Από τη διατήρηση του λεπτονικού αριθμού του ηλεκτρονίου βλέπουμε ότι δεν είναι ούτε λεπτόνιο. Αρα αν υπάρχει θα είναι φωτόνιο. 2 3 Ηe + 23 Ηe --- 24 Ηe + + e + ν e + 0.42 ev (Ισχυρή πυρηνική αλλά και Παραγωγή νετρίνων Ασθενής πυρηνική) Από τις διατηρήσεις μαζικού και ατομικού αριθμού έχουμε ότι: 1+1=2+χ Αρα χ=0 1+1=1+υ Αρα υ=1 Επομένως έχουμε ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο με φορτίο ίσο με του πρωτονίου το οποίο έχει μαζικό αριθμό μηδέν άρα δεν είναι νουκλεόνιο άρα είναι ποζιτρόνιο. Στη συνέχει παίρνουμε τη διατήρηση του λεπτονικού αριθμού του ηλεκτρονιου. Επειδή αυτό είναι ένα σωματίδιο αντιύλης και στα αντιδρώντα δεν έχουμε αντιύλη θα πρέπει να παραχθεί και ένα νετρίνο ύλης που θα ανήκει στην ομάδα των νετρίνων του ηλεκτρονίου. E7 Η αντίδραση που παράγει το ραδιοισότοπο αυτό είναι η σύλληψη νετρονίου. y x Χ + 01 n= 54 125 Xe +Q Η διατήρηση του ατομικού και μαζικού αριθμού μας δίνει: x+1=125 x=124 y+0=54 y=0. Επομένως το νουκλίδιο που ψάχνουμε είναι το 54 124 Xe Από τη σχέση 3.56 των σημειώσεων έχουμε ότι:

S= dr dt (1 e λt ) dr dt =1010 S=10 10 (1 e 100 ln 2 ) 10 10 bq Το αποτέλεσμα αυτό είναι απόλυτα λογικό καθώς t=1900 3600 s λ= ln 2 T 1/ 2 Τ 1 / 2 =19 3600 s μετά από τόσο χρόνο το σύστημα έχει φτάσει σε ισορροπία έτσι ώστε κάθε δευτερόλεπτο να διασπώνται τόσοι πυρήνες όσοι προστίθενται. E8 Ο φραγμός δυναμικού σε έναν πυρήνα (Α,Ζ) (εξίσωση 3.31 των σημειώσεων ) είναι: Z (Z 1) Z (Z 1) Ε C =a C =0.6 MeV Ανάλογα για ποιο πυρήνα θέλουμε βάζουμε τα κατάλληλα Ζ A 1 /3 A 1/ 3 και Α. Πιστεύω ότι αναφέρεται στον μητρικό πυρήνα οπότε Α=211, Ζ=83. Από τη σχέση 3.67 των σημειώσεων έχουμε για την κινητική ενέργεια του σωματιδίου α: Κ α =Q (1 4 )=6.75(1 4/211)=6.62 MeV A E9 α) Η αντίδραση είναι: e^{-λ_1t} 210 Po --- 206 Pb+ 24 He + Q όπου Q=5.407 MeV, T 1/2 =138.4 d Σε 1gr Po έχουμε Ν=Ν Α /Μr όπου Μr η μοριακή του μάζα: Ν=Ν Α /210=28.7 10 20 άτομα Η ειδική ενεργότητα είναι: S A = dn = λ N dt 0 ln 2 λ= ln2 S A = $ N T 0 =28.7 10 20 138.4 3600 24 28.7 1020 1/ 2 Η ισχύς που παράγεται είναι ο αριθμός των διασπάσεων ανά γραμμάριο (δηλαδή η ειδική ενεργότητα) επί την ενέργεια που απελευθερώνει η κάθε διάσπαση (αφού μετατρέψουμε τα MeV σε J).. 13 ln 2 P=Q S A =5.407 1.6 10 138.4 3600 24 28.7 1020 Τ_{1,1/2} =66 cdot 3600 s

β) Η ενέργεια που πρέπει να απορροφήσει ο άνθρωπος για να πεθάνει είναι Ε= 5 Gy 70 kg = 350 J H άσκηση δεν μας αναφέρει ρυθμό με τον οποίο το σώμα αποβάλλει το Po επομένως θεωρούμε ότι δεν αποβάλλεται. Θα βρούμε τον αριθμό των διασπάσεων που αe^{-λ_1t} παιτούνται για να απορροφήσει ο οργανισμός αυτή τη δόση: Ν = Ε Q = 350 5.407 1.6 10 13=40.45 10 13 Πυρήνες. E10 Από την εξίσωση 3.45 (σελ. 63) των σημειώσεων για μια αλυσίδα διασπάσεων έχουμε (μην ξεχνάμε ότι μόνο το 87% των αρχικών πυρήνων ακολουθεί αυτή τη διάσπαση) για τον αριθμό των πυρήνων του μετασταθούς μετά πό 5 ημέρες χωρίς να έχουμε αφαιρέσει ενδιάμεσα οτιδήποτε ότι: Ν 2 = λ 1 λ 2 λ 1 Ν 1,0 (e λ 1t e λ 2t ) Ν 1,0 =0.87 λ 1 3.7 10 9 t=5 86400 s λ 1 = ln 2 T 1,1/ 2 λ 2 = ln 2 T 2,1/2 Τ 1,1/ 2 =66 3600 s Τ 1,1/ 2 =6 3600 s Ν 2 = λ 1 λ 2 λ 1 Ν 1,0 (e λ 1 t e λ 2 t ) β) Αν στο τέλος της τρίτης ημέρας αφαιρέσουμε το μετασταθές νουκλίδιο τότε η σχέση θα είναι ακριβώς η ίδια με τις εξής διαφορές: ι) Ο χρόνος δεν θα αναφέρεται σε 5 μέρες αλλά μόνο σε δύο και ιι) ο αρχικός αριθμός των πυρήνων δεν θα είναι ο αρχικός αλλά αυτός που θα έχει μείνει μετά το τέλος της τρίτης μέρας. Δηλαδή:

Ν 2 = λ 1 λ 2 λ 1 Ν 1,0 (e λ 1 t e λ 2t ) E11 Ν 1,0 =0.87 λ 1 3.7 10 9 e λ 1t t=2 86400 s λ 1 = ln 2 T 1,1/ 2 λ 2 = ln 2 T 2,1/2 Τ 1,1/ 2 =66 3600 s Τ 1,1/ 2 =6 3600 s Η αντίδραση είναι: Ν 2 = λ 1 λ 2 λ 1 Ν 1,0 (e λ 1t e λ 2t ) 53 125 I --- 52 125 Te+ + e + ν e (διάσπαση β + ) Από τη διατήρηση των ατομικών και μαζικών αριθμών. Η ενέργεια της αντίδρασης είναι Ε=Δm c 2 = (124.9046242-124.9044247) 931 MeV/c 2 c 2 = 0.186 MeV E12 Οι αντιδράσεις είναι: 88 226 222 Ra --- 86 Rn + 24 Ηe (διάσπαση α) (Διακριτό φάσμα καθώς εκπέμπεται ένα μόνο σωματίδιο) 11 22 22 Νa --- 10 Ne + + e + ν e (διάσπαση β + ) 77 192 192 Ir --- 78 Pt + - e + ν e (διάσπαση β - ) (εδω είναι αντινετρίνο του ηλεκτρονίου) 77 192 192 Ir --- 76 Οs+ + e + ν e (διάσπαση β + ) Στις διασπάσεις β έχουμε συνεχές φάσμα καθώς η εκπομπή περισσοτέρων του ενός σωματιδίου άρει όλους τους περιορισμούς στην ενέργεια. E13 Ο εναλλακτικός μηχανισμός αποδιέγερσης είναι ο εξής: Στο 9.5 % των περιπτώσεων αυτών ο πυρήνας μεταφέρει αυθόρμητα όλη την περισσευούμενη ενέργεια του σε ενα ηλεκτρόνιο της Κ στάθμης με αποτέλεσμα αυτό το ηλεκτρόνιο να διαφύγει από το άτομο. Η διαδικασία αυτή έχει σαν αποτέλεσμα την παραγωγή ακτίνων Χ.

Η πιθανότητα που συμβαίνει είναι Π= (αριθμός συμβάντων εσωτερικής μετατροπής / αριθμό διεγερμένων πυρήνων )100= (9.5/94.4) = 10.06%