UF01200 Atomová a jaderná fyzika

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2013
Rozsah
4/2/0. 9 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Petr Habrman, CSc. (přednášející)
doc. Ing. Petr Habrman, CSc. (cvičící)
Garance
doc. Ing. Petr Habrman, CSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Předpoklady
( UFAF001 Mechanika a molekulová fyzika || UF01000 Mechanika a molekulová fyzika ) && ( UFAF002 Elektřina a magnetismus || UF01100 Elektřina a magnetismus )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 6 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Do výkladu o fyzikálních vlastnostech atomového obalu a jádra jsou zařazeny jak poznatky experimentální fyziky, tak také úvodní partie kvantové mechaniky. Sylabus (platí pro přednášku i cvičení) Vlny a záření. Záření černého tělesa: spektrální hustota intenzity vyzařování a pohltivost, zákony Kirchhoffův, Stefanův-Boltzmannův, Wienovy, Rayleighův-Jeansův a Planckův. Dualismus: fotoefekt, Comptonův jev; vlnová funkce, Heisenbergovy relace neurčitosti, Schrödingerova rovnice bezčasová a časová, projevy vlnových vlastností částic. Atomová struktura. Rutherfordův experiment, vlastnosti elektronu a elektronový obal atomu. Zákonitosti v atomových spektrech, spektrální termy, série atomárního vodíku, kombinační princip. Bohrův model atomu, energie a poloměr dráhy elektronu. Stavba atomu. Sommerfeldova teorie a prostorové kvantování, Moseleyovy diagramy. Magnetický moment elektronové dráhy. Spektra atomů alkalických kovů. Spin elektronů, spinorbitální vazba. Termy a výběrová pravidla. Atomy s více elektrony. Pauliho vylučovací princip. Elektronová konfigurace a periodická soustava prvků. Vybrané základní experimenty atomové fyziky. Normální Zeemanův jev, anomální Zeemanův jev, Paschenův-Backův jev, Sternův-Gerlachův experiment, Franckův-Hertzův experiment. Rentgenové záření. Buzení rentgenového záření, Barklův experiment. Zákonitosti v rentgenových spektrech, charakteristické záření, Augerův jev. Využití rentgenového záření. Zářivé přechody elektronu. Pravděpodobnosti přechodu a výběrová pravidla, vynucené přechody a kvantové generátory, princip rubínového laseru. Vznik a struktura molekul. Chemická vazba, ionizační potenciál. Iontová vazba, síly a potenciální energie v biatomové molekule. Kovalentní vazba, vaznost a změna energie při vzniku vazby. Atomové jádro. Vlastnosti nukleonů. Poloměr jader a jeho zjišťování, hmotnost a hmotnostní defekt jader. Spin jader a hyperjemná struktura spektrálních čar. Elektrické a magnetické momenty jader. Atomové jádro jako soustava nukleonů. Vazbová energie jader, diagram stability jader, vazbové energie jader vztažené na nukleon. Jaderné síly, potenciál jaderných sil, Yukawova teorie. Kapkový model jádra ? Weizsäckerova formule, slupkový model jádra ? energetické hladiny. Jaderné přeměny. Zákony zachování při jaderných přeměnách. Jaderné reakce, základní typy. Důsledky zákonů zachování energie a hybnosti pro jaderné reakce. Základní mechanismy průběhu jaderných reakcí. Účinný průřez jaderné reakce a jeho stanovení. Excitační funkce jaderných reakcí vyvolaných nabitými a nenabitými částicemi. Účinné průřezy vybraných jaderných reakcí s neutrony. Jaderné reakce s energetickým využitím. Mechanismus štěpné jaderné reakce, energetická bilance štěpení, štěpná řetězová reakce s a bez moderátoru, jaderný energetický reaktor: typy a jejich komponenty. Termojaderná syntéza, cykly termojaderných reakcí a energetická bilance, Lawsonovy podmínky a možnosti realizace syntézy. Radioaktivita. Radioaktivita přírodní a umělá, rozpadový zákon, radioaktivní rady, rozpadová schémata. Rozpad alfa, energetické podmínky, Geigerovo-Nutallovo pravidlo. Rozpad ß-, energetické spektrum elektronů, neutrino. Rozpad ß-, ß+ a elektronový záchyt, energetické podmínky. Přeměna gama a vnitřní konverze. Interakce ionizujícího záření s látkou. Klasifikace interakce mezi částicemi. Průchod těžkých nabitých částic látkou, lineární brzdná schopnost, Braggova křivka, dosah nabitých částic. Průchod elektronů látkou, emise brzdného záření, porovnání ionizačních a radiačních ztrát, Čerenkovovo záření, interakce pozitronu s látkou. Interakce fotonů s látkou, účinné průřezy jednotlivých efektů
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 1994, léto 1995, léto 1996, léto 1997, léto 1998, léto 1999, léto 2000, léto 2001, léto 2002, léto 2003, léto 2004, léto 2005, léto 2006, léto 2007, léto 2008, léto 2009, léto 2010, léto 2011, léto 2012, léto 2014, léto 2015, léto 2016, léto 2017, léto 2018, léto 2019, léto 2020, léto 2021, léto 2022.