Поглощенная энергия излучения как найти

В данной теме рассмотрим способы решения задач, связанных с
основами дозиметрии и на определение поглощенной дозы радиоактивных излучений.

Задача 1. Мощность дозы гамма-излучения радиоактивных изотопов
в зоне заражения равна 200 мкГр/ч. В течение скольких часов человек может
работать в этой зоне без вреда для здоровья, если в аварийной обстановке в
качестве допустимой принята доза 25 мЗв?

Ответ: в зоне заражения человек может работать в
течение 125 часов.

Задача 2. Человек массой 60 кг подвергался облучению в
течение 12 ч. Какова мощность поглощенной дозы и энергия, поглощенная человеком
за это время, если поглощенная доза излучения 35 мГр?

Ответ: Р = 0,81 мкГр/с; W = 2,1 Дж.

Задача 3. Воздух при нормальных условиях облучается
γ-излучением. Определить энергию, поглощаемую воздухом массой 5 г при
экспозиционной дозе излучения 258 мкКл/кг.

Ответ: энергия, поглощенная воздухом
массой 5 г, равна 43,5 мкДж.

Задача 4. Мощность экспозиционной дозы на расстоянии
10 см от источника составляет 85 мР/ч. На каком расстоянии от источника можно
находиться без защиты, если допустимая мощность дозы равна 0,017 мР/ч?

Ответ: без защиты можно находиться на
расстоянии 7,1 м от источника.

Задача 5. Карманный дозиметр радиоактивного облучения,
представляющий собой миниатюрную ионизационную камеру емкостью 3 пФ, заряжен до
потенциала 180 В. Под влиянием облучения потенциал снизился до 160 В. Сколько
рентген покажет дозиметр, если до этого он был поставлен на ноль, а объем
воздуха в камере 1,8 см³?

Ответ: зарегистрированная дозиметром
доза облучения составляет 0,1 Р.

Как
уже отмечалось, поглощение энергии
ионизирующего из­лучения —первичный
процесс, дающий начало физико-химиче­ским
преобразованиям в облучаемом веществе,
которые приводят к наблюдаемому
радиационному эффекту. Поэтому
представ­ляется естественным
сопоставить наблюдаемый радиационный
эффект с количеством поглощенной
энергии. Рассмотрим деталь­нее понятие
«поглощенная энергия» и его количественное
вы­ражение.

Ионизирующее
излучение, взаимодействуя с веществом,
пе­редает ему свою энергию малыми,
но конечными порциями. Переданная
энергия реализуется в процессах
ионизации, воз­буждения, упругих
столкновений; часть энергии идет на
уве­личение массы покоя облучаемого
вещества. Статистическая природа
излучения, вероятностный характер
взаимодействия из­лучения с веществом
приводят к тому, что переданная
неко­торому объему вещества энергия
излучения есть величина сто­хастическая;
это означает, что в одном и том же поле
излучения в пределах одного и того же
объема вещества за одинаковые

25

интервалы
времени наблюдения переданная энергия
выступает как случайная величина,
характеризующаяся своими законом
распределения и средним значением.
Говоря о переданной энер- ГИИ, мы имеем
в виду энергию, которая передается в
первичных актах взаимодействия излучения
с веществом рассматриваемого объема.
Не ВСЯ’ переданная энергия обязательно
расходуется в пределах данного объема.
Только та энергия, которая остается в
рассматриваемом объеме, составляет
поглощенную энергию излучения. В
дозиметрии, однако, в поглощенную
энергию не включают энергию излучения,
затраченную на увеличение мае- сы покоя
облучаемого вещества.

Как
и переданная энергия, поглощенная
энергия есть вели- чина стохастическая,
при достаточно большом числе актов
взаи- модействия излучения с веществом
отклонения поглощенной энергии от
среднего значения могут быть столь
малыми, что ими правомерно пренебречь,
в обычной дозиметрии (макро- дозиметрии)
пренебрегают флуктуациями поглощенной
энергии, оперируя средним значением
как нестохастической величиной.

Выделим
некоторый объем вещества в среде,
находящейся в поле ионизирующего
излучения. Рассмотрим самый общий слу-
чай, когда поле формируется внешними
источниками косвенно и непосредственно
ионизирующих частиц, а также внутренними
источниками, находящимися в пределах
данного объема (напри- мер, инкорпорированными
радионуклидами).

Обозначим
Sei
сумму
кинетической энергии всех непосред-
ственно и косвенно ионизирующих частиц,
которые вошли в этот объем, 2عة-сумму
кинетической энергии всех частиц,
которые покинули этот объем: внутри
данного объема возможны я^ер’ ные
превращения элементарных частиц: при
подобных превра’ пениях возможны как
выделение, так и затрата энергии. Сум-
марную выделившуюся энергию при этих
превращениях обозна- чим SQ1,
а
суммарную затраченную на эти превращения
энер- ГИЮ —2٠بة
Тогда
поглощенная энергия излучения

1. 2٠بةل1٠بةب62ة^ا8ة::£٨)

Заметим,
что Sei
и
82ت
не
включают в себя энергию массы по- коя
частиц: SQ2
включает
энергию, идущую на увеличение мае- сы
покоя вещества, заключенного в
рассматриваемом объеме. Знак суммы в
формуле (7.1) подчеркивает дискретный
ха- рактер переноса, выделения и затраты
энергии (отдельными ча- стицами в
отдельных актах превращений). Мы, однако,
уело- вимся рассматривать большое число
событий, чтобы опериро- вать со средними
значениями, которые предполагаем
непрерыв- ными. Разность (Sei-S82)
представляет
собой чистый приток энергии внутрь
рассматриваемого объема через его
поверхность.

Обратимся
теперь к векторной характеристике ПОЛЯ
излуче- НИЯ —току энергии لЕ
(§ 4). Пусть ٥S
—векторный
элемент площади замкнутой поверхности;
направление вектора dS
со-
впадает с перпендикуляром к элементарной
площадке от по-

26

верхности
во внешнюю сторону. Скалярное произведение
Лес18
дает
чистый результирующий ток энергии в
направлении векто­ра (18.
Заметим, что Ле
учитывает все без исключения частицы
излучения, приходящие через площадку
с!8
в различных на­правлениях. Интегрирование
по всей замкнутой поверхности,
охватывающей рассматриваемый объем,
дает результирующую величину тока
энергии из данного объема во внешнее
простран­ство. Интеграл с обратным
знаком дает результирующий приток
энергии внутрь данного объема, т. е.

(7.2) .٧8 —
_1؟2

Пусть
далее Е
—
общая кинетическая энергия частиц от
ис­точников, находящихся внутри
данного объема, на единицу мас­сы
заключенного в этом объеме вещества;
<2 — общая энергия излучения, затраченная
на ядерные превращения и увеличение
массы покоя вещества внутри данного
объема, на единицу массы заключенного
в этом объеме вещества. Тогда

2٠₁-2٠،=
Цу_Р(£-٠)،Л٢٠ (7.3)

где
р — плотность облучаемого вещества, а
интегрирование про­изводится по
всему рассматриваемому объему.

Сопоставляя
полученные формулы, можем написать
следую­щее выражение для поглощенной
энергии излучения в данном объеме:

ДЕ
= ٢٢٠٢
(£
— 0) ٠ (7.4)

V ؟٠

Рассмотрим
теперь некоторые частные случаи. Прежде
всего пренебрежем величиной ($, что
вполне допустимо во многих практических
ситуациях. Допустим далее, что поле
излучения создается равномерно
распределенными по всему пространству
радионуклидами и что других источников
нет; в этом случае внутри среды, где
расположен избранный нами объем, поле
из­лучения изотропно и однородно, т.
е. характеристики поля не изменяются
от точки к точке. Тогда результирующий
ток энергии через замкнутую поверхность
равен нулю, т. е. нулю равен вто­рой
член правой части формулы (7.4), и
поглощенная энергия в данном объеме

ДЕ
= ٠٢٤٠٢
Ер،Д/
= £т, (7.5)

где
Е—
энергия частиц, испускаемых радионуклидами
в единице массы вещества; т—
масса вещества, заключенного в данном
объеме. Итак, поглощенная энергия в
этом частном случае рав­номерного
распределения нуклидов равна выделяющейся
(ис­пускаемой) энергии в том же самом
объеме.

27

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #

План урока:

Ядерные силы

Энергия связи. Дефект масс

Деление ядер урана

Цепная реакция. Критическая масса. Замедлитель нейтронов

Управляемая ядерная реакция. Ядерный реактор. Реактор на медленных нейтронах

Атомная энергетика. АЭС. Неблагоприятные экологические последствия

Биологическое действие радиации. Поглощенная доза излучения

Термоядерная реакция. Водородный цикл. Синтез легких ядер. Деление тяжелых ядер

Ядерные силы

В состав атомного ядра входят положительно заряженные протоны и не имеющие заряда нейтроны. Назревает закономерные вопрос: как частицы одного знака держатся вместе, ведь на них действуют электрические силы отталкивания. Значит, должны существовать какие-то еще силы, гораздо мощнее электрических, которые сдерживали бы все частицы, составляющие ядро атома, вместе. Такие силы назвали ядерными.

Особенностью ядерных сил является то, что они действуют только на коротких расстояниях. Именно этим объясняется тот факт, что действие этих сил в самом ядре огромно, однако оно незначительно за его пределами. Ядерные силы действуют в пределах 10^-15м.

Энергия связи. Дефект масс

Как уже было сказано выше, в ядре действуют ядерные силы, удерживающие частицы вместе. Значит, для того, чтобы расщепить ядро на составляющие, необходимо произвести работу против этих сил. Другими словами, нужно сообщить ядру энергию для преодоления притяжения ядерных сил.

Минимальная энергия, необходимая для разрыва ядра на составляющие, называется энергией связи ядра.

Как же найти эту энергию связи? Над этим трудился знаменитый ученый Альберт Эйнштейн. Он открыл закон о взаимосвязи массы и энергии:

где E₀ – энергия покоя тела массой m. А с– скорость света в вакууме (300 000 км/с).

То есть, если рассуждать логически, энергия покоя ядра должна быть равна суммарной энергии покоя всех частиц его составляющих. Однако это не так. Опытным путем было доказано, что масса ядра (М_я) всегда немного меньше суммарной массы нуклонов (М_р+ М_n), из которых оно состоит:

Разница между суммарной массой нуклонов (М_р+ М_n) и массой ядра (М_я) называется дефектом масс:

Деление ядер урана

Ядра урана  при бомбардировке их нейтронами могут делиться. Рассмотрим этот процесс подробнее. На рисунке 1 схематично изображено ядро урана, по направлению к которому летит нейтрон.

Рисунок 1 – Ядро нейтрона сталкивается с ядром урана

После столкновения ядро урана вытягивается в длину (см. рисунок 2) и становится похожим на объемную восьмерку.

Рисунок 2 – Ядро урана вытянулось после столкновения с нейтроном

В ядре действуют силы двух природ – электрической (отталкивания) и ядерной (притягивания). Ядерные силы преобладают над электрическими на коротких расстояниях. Однако, когда ядро вытянулось, электрические силы отталкивания берут верх над ядерными и ядро разрывается на две части и несколько свободных нейтронов (см. рисунок 3).

Рисунок 3 – Ядро урана разделилось на две части и несколько нейтронов

Так как получившиеся части урана отталкиваются друг от друга, при разрыве им сообщается некая скорость. Куски атома разлетаются в разные стороны, постепенно замедляясь из-за столкновений с атомами среды, в которой они находятся. То есть образовавшиеся ядра сообщают среде энергию. Значит, среда будет нагреваться.

Это очень важная особенность: деление ядер урана сопровождается выделением энергии в окружающую среду.

Если делящихся ядер будет много, повышение температуры среды будет очень заметным.

Цепная реакция. Критическая масса. Замедлитель нейтронов. Управляемая ядерная реакция

В схеме на рисунках 1-3 было рассмотрено деление одного ядра урана. А что если взять несколько ядер, в одно из которых «выстрелить» нейтроном? Это ядро, подвергшись столкновению, разделится на две части и, например, два нейтрона. Эти два нейтрона тоже могут столкнуться с ядрами урана, находящимися рядом, которые тоже распадутся и выделят несколько нейтронов, которые могут столкнуться с ядрами урана и т.д…

Описанный выше процесс называется цепной реакцией – это когда одно деление ядра провоцирует дальнейшие процессы деления.

Однако протекание цепной реакции зависит от многих факторов:

• не всегда и не все свободные нейтроны сталкиваются с ядрами урана и инициируют дальнейшее деление. Может случиться такое, что количества ядер урана слишком мало, чтобы цепная ядерная реакция продолжалась. То есть ход реакции зависит от массы урана;
• свободные нейтроны могут затормаживаться в окружающей среде;
• если в уране есть примеси, нейтроны могут поглощаться ее атомами;
• если реакция деления происходит в сосуде, стенки которого отражают нейтроны (не дают им улететь) – это будет способствовать процессу. То есть ход реакции зависит от наличия отражающей оболочки.

Для того, чтобы цепная реакция могла осуществиться, масса урана должна быть больше или равна определенного значения, называемого критической массой.

Критическая масса урана – это наименьшая масса, при которой возможно протекание цепной реакции.

Что касается окружающей среды: уран-235 хорошо делится под воздействием медленных нейтронов. При делении ядра получившиеся свободные нейтроны имеют большие скорости. Следовательно, для более интенсивного протекания реакции их нужно замедлить. Для этого уран обычно помещают в вещество, называемого замедлителем (самые часто используемые – это графит и вода).

Критическая масса куска урана равна примерно 50 кг. Однако, используя отражающую оболочку и замедлитель нейтронов можно снизить критическую массу в десятки раз.

С помощью изменения всех перечисленных характеристик – массы урана, окружающей среды, наличия отражателя вокруг реакции и примесей в уране можно регулировать цепную реакцию, повышать или понижать ее интенсивность. Такая реакция будет называться управляемой цепной реакцией.

Ядерный реактор. Реактор на медленных нейтронах

На управляемых ядерных реакциях построен принцип действия ядерных реакторов.

Управление ядерным делением осуществляется за счет контролирования количества свободных нейтронов:

• если их число не изменяется, реакция будет поддерживаться в одной степени интенсивности;
• если их число уменьшается, реакция со временем прекратится;
• если число свободных нейтронов увеличивается, возникает лавинообразная реакция деления – это приводит к взрыву.

Реакторы, работающие на изотопе урана-235 называются реакторами на медленных нейтронах (выше было сказано, что уран хорошо делится только под воздействием нейтронов с небольшими скоростями).

Рассмотрим принцип действия ядерного реактора (см. рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема устройства ядерного реактора (АЗ – активная зона, О – отражатель, ЗО – защитная оболочка, УС – управляющие стержни, ТН – теплоноситель, Н – насос, ТО – теплообменник)

Топливо (уран-235) помещают в активную зону (АЗ). Естественно, масса топлива в реакторе должна быть больше критической массы. Вокруг АЗ находится отражатель (О). Активная зона и отражатель окружены специальной защитной оболочкой (ЗО), как правило, это бетон. В активную зону погружены управляющие стержни (УС), состоящие из вещества, хорошо поглощающего нейтроны.

Когда управляющие стержни полностью погружены в АЗ ядерного реактора реакция идти не может. Чтобы запустить реактор необходимо начать выводить УС из активной зоны. Как только реакция началась, осколки ядер урана и нейтроны попадают в замедлитель, который здесь служит так же и теплоносителем (ТН) – в рассматриваемом реакторе это вода. Осколки и свободные нейтроны отдают воде свою энергию. Нагретая вода из АЗ идет в теплообменник (ТО). Циркуляцию воду обеспечивает насос (Н).

Нагретая вода специальным устройством превращается в пар, которые поступает на турбину и вращает ее (все это не вошло на рисунок), а турбина, в свою очередь запускает генератор электрического тока. Таким образом, тепловая энергия воды превращается в механическую энергию вращения турбины, а она в электричество.

Из-за того, что рассмотренный тип реактора по сути только лишь нагревает воду, в профессиональных кругах шутят, что такой реактор – это просто большой кипятильник.

Атомная энергетика. АЭС. Неблагоприятные экологические последствия

В современном мире проблема получения энергии стоит очень остро. Запасы газа и нефти могут закончиться, электростанции на возобновляемых источниках – солнечные, ветряные, водные – не достаточно эффективны, чтобы удовлетворить мировые потребности. Поэтому атомная энергетика является очень важной и, можно сказать, незаменимой отраслью.

Первая в мире атомная электростанция (АЭС) была введена в эксплуатацию в России, в Обнинске в 1954 году. АЭС обладает многочисленными преимуществами перед другими типами электростанций:

• небольшой объем топлива, которое необходимо для работы (всего 2 грамма урана выделяют энергии столько же, сколько 5 тонн нефти при переработке);
• по сравнению с тепловыми электростанциями (те, которые работают за счет сжигания топлива – нефти, газа и т.д.) АЭС являются гораздо более экологическими чистыми, потому что радиоактивные изотопы быстро распадаются на нерадиоактивные.

Однако АЭС присущ и ряд недостатков.

В первую очередь, развитие атомной энергетики идет параллельно с развитием ядерного оружия, которое может угрожать безопасности всего мира. Единственный способ уладить эту проблему – договоренности между странами. Этим вопросом так же занимается Международное агентство по атомной энергии при ООН (МАГАТЭ). Эта организация следит за безопасным применением достижений атомной энергетики и нераспространением ядреного оружия.

Следующей проблемой является утилизация радиоактивных отходов, образующихся в процессе эксплуатации АЭС. Эти отходы необходимо, во-первых, минимизировать. Во-вторых, необходимо разрабатывать и применять технологии по переработке (скреплению и связыванию) радиоактивных отходов. В-третьих, отходы необходимо изолировать от биосферы и человека за счет создания захоронений разных типов.

Биологическое действие радиации. Поглощенная доза излучения. Коэффициент качества излучения. Период полураспада. Закон радиоактивного распада

Безопасная эксплуатация АЭС – это очень сложный процесс, в котором нет мелочей и к которому нужно относиться максимально серьезно, так как биологическое действие радиации крайне разрушительно.

Все три вида радиации (альфа-распад, бета-распад и гамма-излучение) ионизируют среду, через которую они проходят: то есть выбивает электроны из молекул, составляющих вещество. Для живого организма такое воздействие очень вредно. Как же измеряется это воздействие? Для этого ввели такую характеристику, как поглощенная доза излучения.

Поглощенная доза излучения (D) – это поглощенная веществом энергия ионизирующего излучения (Е) в расчете на единицу массы(m):

Один грэй – это такая доза поглощенного излучения, которую получает тело массой 1 кг при передаче ему 1 Дж энергии излучения.

Но разные типы излучения оказывают различное по своей разрушительности воздействие на живые организмы: например, альфа-излучение оказывает действие в 20 раз более сильное, чем бета-излучение. Для того, чтобы описать это все количественно, ввели еще одну величину – коэффициент качества излучения.

Коэффициент качества (К)–это характеристика, которая показывает во сколько раз опасность воздействия излучения на живой организм больше, чем опасность от воздействия на тот же организм гамма-излучения при равных поглощенных дозах излучения.

Для объединения двух описанных величин была введена эквивалентная доза излучения (Н):

Она измеряется в зивертах (Зв).

Помимо количественных характеристик на разрушительность действия радиации влияет чувствительность различных частей организма. Например, у человека при облучении легких более вероятно развитие рака, чем при облучении щитовидной железы.

Кроме того, влияние оказывает время воздействия радиации.

Ко всему сказанному следует еще добавить, что различные радиоактивные вещества распадаются с разной скоростью. Для нахождения степени отрицательного воздействия на организм, нужно знать, какая часть радиоактивного вещества уже распалась к интересующему моменту. Для этого необходима еще одна величина – период полураспада (Т).

Период полураспада (Т) – это время, в течение которого распадается ровно половина исходного количества радиоактивных ядер. То есть число радиоактивных ядер уменьшается вдвое.

Рассчитать количество нераспавшихся ядер (N)можно с помощью закона радиоактивного распада:

Где N – количество не распавшихся ядер, N₀ – исходное количество ядер, t–время, прошедшее с начала эксперимента, (Т) – период полураспада.

Напоследок поговорим о способах защиты от радиоактивного излучения.

Альфа-излучение из всех видов радиации обладает наименьшей проникающей способностью. Для защиты от него достаточно листа бумаги, одежды человека или любой другой преграды. Однако, при попадании внутрь (например, с едой) оно представляет огромную опасность.

От бета-излучения защититься несколько сложнее, так как проникающая способность у него больше: необходима стенка из алюминия толщиной в несколько миллиметров или толстое стекло.

От гамма-излучения защититься очень тяжело. Необходим толстый бетонный слой или же толста свинцовая стенка.

Термоядерная реакция. Водородный цикл. Синтез легких ядер. Деление тяжелых ядер

Наряду с ядерным распадом существует еще один тип ядерных превращений – термоядерные реакции. В них происходит слияние ядер легких элементов (водород, гелий) при высоких температурах (> 10^{6 °}С).

Высокая температура – ключевой фактор для протекания реакций данного типа. Она необходима для того, чтобы придать вступающим в реакцию ядрам кинетическую энергию, достаточную для преодоления электрических сил отталкивания и сближения до расстояний действия сил ядерного притяжения.

При термоядерных реакциях, слиянии легких ядер, выделяется огромное количество энергии, гораздо большее, чем при распаде тяжелых.

Первой термоядерной реакцией, которую осуществили ученые, было слияние изотопов водорода:

Эта реакция была неуправляемой, то есть носила характер взрыва. Для использования в мирных целях необходимо научиться осуществлять управляемые термоядерные реакции. Однако это сопряжено с рядом трудностей, часть из которых не разрешена к настоящему моменту.

Несмотря на все это, термоядерные реакции – фактически послужили основой для существования жизни на Земле. Энергия, выделяемая Солнцем, синтезируется за счет термоядерных превращений, происходящих в недрах этой звезды.

    Спектроскопия основана на общем законе излучения или поглощения энергии  [c.338]

    При когерентном рассеянии света молекулами, описываемом законом Рэлея (см. уравнение (467)), часть энергии излучения переходит в энергии вращательного и колебательного состояния молекул. Поэтому в спектре рассеянного света наряду с частотой линии возбуждающего света наблюдаются линии с большими и меньшими частотами, соответствующие выделению и поглощению энергии молекулами. Поскольку при комнатной температуре преобладает основное колебательное состояние, происходит только поглощение энергии. Линии получаемого таким образол спектра комбинационного рассеяния (КР) часто значительно сдвинуты по сравнению с линиями падающего на вещество света в сторону больших длин волн. В то время как ИК-спектр связан с изменением дипольного момента молекул, появление линий в КР-спектре связано с изменением поляризуемости молекул. Поэтому линии спектра [c.354]

    Химические реакции тесно связаны с такими физическими процессами, как электрические явления, теплопередача, поглощение или излучение электромагнитных колебаний. Например, химические реакции, протекающие в гальванических элементах и аккумуляторах, являются причиной возникновения электрического тока. Многие химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии в виде теплоты, а возникновение других реакций обусловлено действием света. Так, поглощение солнечного света зелеными растениями вызывает сложные реакции фотосинтеза, в результате которых из двуокиси углерода и воды образуются различные органические соединения. Таким образом, физическая химия решает наиболее общие вопросы химии, опираясь на физические законы и методы исследования. [c.5]

    Большое влияние на последуюш,ее развитие учения о строении вещества оказало открытие квантовой природы лучистой энергии и разработка квантовой теории. В результате исследования закона распределения энергии в спектре температурного излучения (абсолютно черного тела) Планком было установлено, что испускание и поглощение атомом лучистой энергии происходит порциями е, которые были названы квантами. Из этих работ следовало, что в атоме имеются определенные уровни энергии и излучение или поглощение энергии атомом сопряжено со скачкообразным переходом электронов в различные энергетические состояния, отвечающие определенным уровням энергии. [c.16]

    I Между количеством поглощенной энергии при фотохимической реакции и количеством прореагировавшего вещества существует зависимость, выражаемая законом фотохимической эквивалентности Эйнштейна (1912 г.). По этому закону каждая молекула, реагирующая под действием света, поглощает один квант излучения, вызывающего реакцию. [c.96]

    Это соотношение называется правилом частот Бора Оно показывает, что в процессах излучения и поглощения энергии атомами и молекулами выполняется закон сохранения энергии [c.10]

    Число фотонов, равное числу Авогадро, называется Эйнштейном , так же как число электронов, равное числу Авогадро, называется фараде-ем . Расчет энергии, переносимой одним Эйнштейном фотонов, рассмотрен в разд. 15.1. Совсем недавно были найдены исключения из этого закона одновременное поглощение двух квантов в системах, облученных интенсивным и когерентным излучением лазера  [c.547]

    Полученные соотношения показывают, что отношение энергии излучения к энергии поглощения не зависит от природы тел и равно излучающей способности абсолютно черного тела при той же температуре это положение носит название закона Кирхгофа (1882 г.). Из сопоставления формулы (VI.72) и соотношения (б) следует г = А, т. е. степень черноты тела равна его поглощательной способности. [c.307]

    Таким образом, Бор предположил, что электрон в атоме не подчиняется законам классической физики. Согласно Бору, излучение или поглощение энергии определяется переходом из одного состояния, например с энергией Ех, в другое — с энергией соответствует [c.22]

    Учитывая, что С = гСо, можно записать А = г, т. е. способность тела к поглощению излучения численно равна степени черноты его. Так как г и А изменяются в пределах от О до 1, из соотнощения (6.27) следует, что лучеиспускательная способность реального тела всегда меньще лучеиспускательной способности абсолютно черного тела при той же температуре. Закон Ламберта. Изменение интенсивности излучения по различным направлениям определяется законом Ламберта. Согласно этому закону излучение энергии элементом поверхности dFt [c.118]

    Инфракрасный анализ основан на законе Бера — Ламберта, согласно которому добавление некоторого количества молекул на пути монохроматического излучения приводит к дополнительному поглощению энергии излучения. В интегральной форме закон выражается следующим образом  [c.358]

    Пусть прямолинейный пучок монохроматического света проходит через гомогенную среду, ограниченную плоскими гладкими параллельными окнами. Поглощение света средой подчиняется закону, согласно которому энергия излучения при прохождении через среду уменьшается с расстоянием экспоненциально, т. е. если энергию излучения, входящего в данную среду, обозначить Ро, а энергию излучения, прошедшего в среде расстояние Ь — через Р, то величина 1д Ро/Р) пропорциональна Ь. Эта зависимость известна как закон Ламберта. Расстояние Ь обычно называют длиной пути, а величину логарифмического затухания lg(Po/i ), характеризующую оптическую прозрачность материала,— поглощением или оптической плотностью и обозначают буквой Л. Таким образом, [c.320]

    Так как излучение и поглощение энергии, согласно законам электродинамики, имеет место только тогда, когда заряды движутся, т. е. плотность около отдельных точек пространства меняется, каждое дискретное состояние атома будет стационарным, т. е. энергия его самопроизвольно не изменяется. [c.174]

    Выход флуоресценции можно определить или как долю поглощенной энергии, испускаемой обратно в виде излучения, или, что еще важнее, как долю числа фотонов, испускаемых обратно. Эти два числа совпадают только в случае резонансной флуоресценции обычно (особенно в случае конденсированных систем) испускаемый свет имеет меньшую частоту по сравнению с поглощенным (закон Стокса), и поэтому энергетический выход меньше, чем квантовый выход <с. [c.159]

    На рис. П-2 было показано, что несмотря на различие в величине поглощенных квантов (т. е. при воздействии излучений различной. длины волны), возбужденные молекулы до начала излучения успевают растратить часть поглощенной энергии и все переходят в одинаковое состояние с распределением колебательной энергии, соответствующим данной температуре. Поэтому излучение всех молекул происходит с одного и того же электронного уровня и имеет одинаковый спектральный состав. Кажущееся отклонение от этого закона наблюдается в тех случаях, когда спектр флуоресценции вещества представляет собой суммарное излучение, состоящее из нескольких налагающихся друг на друга первичных полос, каждая из которых возбуждается при облучении соответственно различными длинами волн (или раствор содержит несколько флуоресцирующих веществ, различающихся по положению своих спектров возбуждения и излучения). В таких случаях в зависимости от спектрального состава (длины волны) возбуждающего потока в спектре излучения могут отсутствовать те или иные первичные полосы, и суммарный спектр флуоресценции (а следовательно, и ее цвет) будет соответственно изменяться. [c.40]

    В этом заключается фотохимический закон Эйнштейна (1905), составляющий основу количественной фотохимии. Так как число поглощенных квантов равно количеству поглощенной энергии излучения и, деленному на величину кванта Ау, то закон Эйнштейна выражается следующей простой зависимостью  [c.488]

    Вант-Гофф (1904) показал, что количество химически превращенного вещества прямо пропорционально количеству поглощенного веществом света. Большое значение для понимания механизма фотохимических реакций имеет закон фотохимической эквивалентности Штарка— Эйнштейна (1912), согласно которому каждому поглощенному кванту излучения кч соответствует одна измененная молекула. Следовательно, под действием света в единицу времени должны подвергнуться превращению Пр — Q/h молекул (где Q — количество поглощенной энергии в единицу времени). [c.120]

    Рассмотренные данные позволяют оценить вероятность передачи энергии от заместителя к ароматической группе, если известен закон поглощения энергии излучения различными группами молекулы. Принимая, что вероятность поглощения энергии излучения пропорциональна электронным долям различных групп молекулы, можно получить для вероятности передачи энергии следующую формулу [52]  [c.324]

    Фотохимические реакции — это химические превращения молекул под действием излучения определенной энергии. Большинство таких реакций принадлежат к многостадийным процессам, начинающимся с поглощения фотона молекулой. Фотохимические превращения будут происходить только в том случае, если свет поглощается веществом. В этом суть первого закона фотохимии, открытого в 1817 г. Гротгусом. [c.578]

    Это замечание имеет общий характер. Действительно, коэффициенты поглощения и излучения могут быть выражены как через концентрации нейтралов, так и через концентрации заряженных частиц. Эти концентрации связаны между собой уравнением Саха. Однако точность расчетов по Саха иногда недостаточно высока даже для равновесной плазмы из-за неточности статистических сумм, энергий реакций и поправок к ним, учитывающим взаимодействия в плазме. Для слабо ионизованной плазмы концентрации нейтралов известны, естественно, более точно. Поэтому точнее рассчитываются поглощение (для положительного континуума) и излучение (для отрицательного континуума). При нарушениях ионизационного равновесия и (как следствие) закона Кирхгофа поглощение можно рассчитывать только по N (по N — для отрицательного континуума), а излучение — только по (по и iVJ. [c.178]

    Первопричиной излучения энергии является переход электрона с орбиты на орбиту в ядре атома. Чем ближе орбита электрона к ядру, тем больше сила его притяжения (по закону Кулона), тем больше энергия связи с ядром. Для перехода с ближней орбиты на дальнюю необходимо затратить определенное (квантовое по порции) количество энергии. Так происходит поглощение энергии. Переход электрона с дальней орбиты на вакантную ближнюю сопровождается выделением энергии, так реализуется процесс излучения. [c.257]

    Скорость фотохимических реакций. Скорость фотохимических реакций так же, как и темновых реакций, зависит от концентрации превращаемых веществ и температуры. Кроме того, она пропорциональна количеству поглощенной энергии излучения. Согласно закону Бэра — Ламберта, между интенсивностью / падающего монохроматического излучения и интенсивностью излучения /, прошедшего через слой вещества А, существует зависимость [c.450]

    Р. Бунзен и Г. Роско сформулировали закон фотохимии, устанавливающий связь между выходом фотохимической реакции и поглощенной энергией светового излучения. [c.558]

    Рассмотрим теперь возможные источники свободной энергии. Если принять, что состав первобытной атмосферы был близок современному, то мы опять-таки, уже в третий раз, сталкиваемся с ощутимыми трудностями. Современная атмосфера постоянно (по крайней мерс па протяжении дневных часов) подвергается непрерывному воздействию электромагнитного излучения Солнца. Приводит ли поглощение энергии этого излучения к химическим реакциям меж,а,у простыми атмосферными газами Как гласит так называемый первый закон фотохимии, электромагнитное излучение может способствовать протеканию химических реакций только в том случае, если оно поглощается реагирующими молекулами [10]. Для того чтобы ответить на поставленный вопрос, нам необходимо знать следующее  [c.106]

    Таким образом, Бор предположил, что электрон в атоме не подчиняется законам классической физики. Согласно Бору, излучение или поглощение энергии определяется переходом из одного состояния, например с энергией Е, в другое — с энергией Е2, что соответствует переходу электрона с одной стационарной орбиты на другую. При таком переходе излучается или поглощается энергия лЕ, величина которой определяется соотношением [c.22]

    Величина фэи зависит от длины волны возбуждающего излу чения (закон Вавилова). Однако спектр люминесценции слож ных молекул в конденсированной фазе не зависит от длинь волны возбуждающего излучения, потому что излучение кван тов флуоресценции осуществляется только с одного уровня (5l >, см. рис. 1.32). Так как наблюдается одновременное и не зависимое друг от друга свечение очень большого числа моле кул, суммарное излучение некогерентно. Энергия излученных квантов меньше энергии поглощенных, поэтому максимум спектра флуоресценции сдвинут в сторону длинных волн по отношению к максимуму спектра поглощения этого же соединения (правило Стекса — Ломмеля). [c.95]

    Если в статическом магнитном поле Н достигнуто равновесное состояние и допустимо пользование законами распределения классической статистики, то заселенности отдельных энергетических уровней определяются больцмановским множителем е-йРНт /А -Заселенности нижних энергетических уровней больше, чем верхних, поэтому, если включить переменное магнитное поле резонансной частоты, число актов поглощения превысит число актов вынужденного излучения, в результате вещество будет поглощать энергию радиочастотного поля. Таки.м образом, в парамагнетике идут два противоположных процесса радиочастотное поле выравнивает заселенности различных магнитных уровней, а внутренние взаимодействия стремятся восстановить больцмановское распределение, переводя поглощенную энергию радиочастотного поля в тепло. [c.717]

    Протекающие одновременно процессы поглощения и излучения определяют структуру основного закона переноса лучистой энергии в иэлучающе-поглощающей среде [c.200]

    Распространяясь прямолинейно со скоростью света, тепловые лучи подчинаются всем геометрическим законам оптики (поглощение, отражение, преломление). Способностью теплового излучения и поглощения обладают все тела с температурой выше О К, т. е. все тела непрерывно излучают и поглощают лучистую энергию. При этом с ростом температуры тела соответственно его внутренней энергии увеличивается интенсивность излучения. Последняя весьма велика у твердых и жидких тел, причем в лучистом теплообмене участвуют лишь их тонкие поверхностные слои и тепловое излучение можно практически считать поверхностным явлением. Газы и пары отличаются объемным характером [c.304]

    HaoS. значение в химии имеет фотолюминесценция. Ее характеризуют спектрами поглощения и люминесценции, поляризацией Л., энергетич. выходом (отношение энергии, излучаемой телом в виде Л., к поглощенной энергии), квантовым выходом (отношение числа излученных квантов к числу поглощенных), кинетикой. Максимум спектра фотолюминесценции обычно сдвинут в длинноволновую область по отношению к максимуму спектра поглощения (закон Стокса). Спектры поглощения и флуоресценции приблизительно зеркально симметричны, если они изображены в шкале частот (прави-чо зеркальной симметрии). Квантовый выход фотолюминесценции постоянен, если длина волны возбуждающего света Хе меньше длины волны Л. Хф, и резко уменьшается при X. > X (закон Вавилова). Зависимость интенсивности фотолюминесценции I от времени t для свечения дискретных центров имеет вид /(i) = = 7оехр(—i/x), где/о — интенсивность возбуждающего света, г — время жизни частиц на возбужд. уровне. Для рекомбинац. Л. I(t) = /о/(1 -(- pi) , где р — константа, 1 < а < 2. При повышении т-ры, увеличении концентраций в-ва, изменении pH, наличии примесей (в т. ч. Оз) наблюдается уменьшение выхода Л.— тушение. Различают тушение без уменьшения и с уменьшением г — соотв. статическое и динамическое, или тушение 1-го и 2-го рода (см. Штерна — Фольмера уравнение). [c.306]

    ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (ФЭС), метод исследования строения в-ва, основанный на явлении фотоэффекта с использ. монохроматич. УФ излучения. При облучении в-ва происходит поглощение фотона с энергией ftv (А — постоянная Планка, V — частота излучения), соп-мвождающееся эмиссией электрона с кинетич. энергией Екия. Измерив кия, можно рассчитать потенциал ионизации Ев атома или молекулы по закону сохранения энергии Ау = и + Якия. Для фотоионизации использ. обычно линии Не(1) (Av = 21,2 эВ), Не(П) (Av = 40,8 эВ), Ме(1) (ЙУ = 16,8 эВ), а также монохроматизиров. синхротронное излучение со значениями Лу < 10 эВ (излучение с большими энергиями использ. в рентгеноэлектронной спектроскопии). Энергетич. спектры фотоэлектронов (т. е. распределение электронов по энергиям) измеряют в фотоэлектронных спектрометрах, осн. элементы к-рых — источник ионизирующего излучения, анализатор энергий электронов (электростатич. илн магнитный) и детектор электронов. Погрешность определения Екия 0,005 эВ. Каждому электронному уровню соответствует своя полоса (шириной 0,02 эВ) или часть полосы спектра. [c.634]

    Еще в ранних работах было установлено, что полиметилметакрилат (ПММА) под действием ионизирующих излучений деструктируется, причем разрыв связей в макромолекуле происходит по закону случая [181, 182, 190—194]. Анализ данных по зависимости снижения молекулярного веса полимера от дозы излучения показал, что при облучении ПММА у-лучами Со величина поглощенной энергии в расчете на один акт разрыва цепи составляет 61 эв [185] и 59 эв [195]. Аналогичное значение д = 59 эв было получено из данных по облучению ПММА электронами энергии 1 Мэе при температуре, близкой к комнатной [175]. Значения в пределах 50—81 эв были получены для процесса облучения у-лучами образцов ПММА, предварительно подвергнутых нагреванию при 100° в вакууме [196]. В одном из последних исследований было найдено, что при облучении ПММА у-лучами в вакууме д = = 83 эв [188]. Имеются данные, что а-частицы полония малоэффективны в отношении радиационной деструкции ПММА, д в этом случае составляет 263 эв [197]. Этот факт был объяснен одновременным разрывом нескольких связей в сравнительно коротком отрезке молекулярной цепи полимера вследствие высокой плотности ионизации в треке а-час-тицы. При облучении ПММА при комнатной температуре электронами энергии 2 Мэе и у-лучами для д были получены значения 55 и 71 э соответственно [197]. Таким образом, экспериментальные данные показывают, что действие на ПММА быстрых электронов и у-лучвй при комнатной температуре в вакууме сопровождается разрывом одной связи в основной цепи при поглощении приблизительно 60 эв энергии излучения. Эта величина энергии разрыва макромолекулы ПММА была использована при количественном исследовании структуры сшитого полиметилметакрилата методом радиационной деструкции [198]. [c.101]

    Термин люминесценция применяется для обозначения явления испускания электромапнитного излучения веществами, возбужденными в результате поглощения энергии. При испускании излучения люминесценции вещество возвращается в свое основное электронное состояние. Излучение, испускаемое веществом при температурах выше примерно 500 °С, является тепловым излучением, которое подчиняется законам Кирх гофа для излучения абсолютно черного тела. Люминесценция в дополнение к тепловому излучению представляет собой излучение в данном спектральном интервале при данной температуре. Обычно термин люминесценция относят к излучению в видимой области ( холодное излучение ), испускаемому при температурах ниже 500 °i . Люм инесци-рующие вещества называют люминофорами для твердых веществ пользуются также терминами кристаллофосфор или фосфор . Люминесценция может продолжаться еще йекоторое время лосле окончания возбуждения (в отличие от обычного явления рассеяния света или эффекта комбинационного рассеяния света). [c.91]

    Измерение дозы ионизирующих излучений и активности радиоактивных препаратов называется дозиметрией. Дозиметрия основывается на законах прохождения заряженных частиц, рентгеновских лучей, у-лучей и нейтронов через вещество. Все эти процессы сопровождаются поглощением энергии излучения в ионизирующейся среде. [c.93]

    Законы излучения чёрного тела. Под излучением мы будем понимать в этой главе, с одной стороны, процесс испускания различными телами электромагнитных волн, с другой, — явление распространения этих волн в среде. Во втором случае мы будем применять наравне со словом излучение также слово радиация, особенно, когда применение термина излучение к обоим процессам могло бы повредить ясности изложетптя. Весь ко мплекс явлений, сопровождающих электромагнитное излучение, заставляет рассматривать это явление, с одной стороны, как распространение электромагнитных волн, с другой стороны, как распространение особых частиц — световых квантов или фотонов. В этих элементарных частицах как бы сосредоточена вся энергия излучения в строго определённых количествах, или квантах. Каждый фотон всегда несёт с собой энергию, равную /гм, где V — частота колебаний в соответствующей электромагнитной волне, а /г — постоянная Планка, имеющая размерность действия (т. е. произведеция энергии на время) и равная 6,54 10 + + 0,5% эрг сек ). При взаимодействии с атомами и молекулами или электронами фотоны либо целиком поглощаются с переходом энергий излучения в другие виды энергии (поглощение света твёрдыми телами, фотононизация газов в объёме, внещний фотоэффект и т. д.), либо отдают лишь часть своей энергии, продолжая двигаться всё с той же скоростью света (эффект Комптона, комбинационное рассеяние света). В этом случае изменяется лищь частота V соответствующих фотону электромагнитных волн. Импульс фотона равен . [c.313]

    Законы теплового излучения. Поток теплового излучения или энергия теплового излучения Е количественно представляет собой формальный аналог удельного теплового потока д, но по своей природе — суммарный (диффузный) полусферический лучистый поток энергии с единицы поверхности, т. е. удельную мощность тепловой радиации во всех направлениях и при всех длинах волн. По своему происхождению излучение Е классифицируется на собственное Есоб, падающее пад, т. е. получаемое со стороны, отраженное от поверхности тела Я отр, поглощенное телом (средой) погл> проходящее через тело / прох> эффективное (суммарно излучаемое и отраженное телом) эФФ = -Ё соб + Ео р. [c.258]

    Законы излучения и поглощения тепловых лучей сформулированы для реальных состояний теплонепрозрачных тел — абсолютно черных. Модель такого тела — полость с зачерненной шероховатой поверхностью и малым отверстием входа (выхода) лучей, обладающая объемной внутренней энергией II (или полной и на всю полость). Больцман рассматривал электромагнитное -аттппвпй и.злучение как функцию температуры Т и давления из- [c.258]