Quantization na makamashi na wani electron a zarra. A Hanyar samar da makamashi a wani reactor da jinkirin neutrons

Wannan labarin yayi Magana game da abin da quantization na makamashi da kuma muhimmancin wannan sabon abu ne ga kimiyyar zamani. Yana nuna tarihin gano discreteness da makamashi, da kuma ya nuna ikon yinsa, na quantized kwayoyin halitta.

Karshen kimiyyar lissafi

A cikin karni na sha tara marigayi, da rudanin da fuskantar da masana kimiyya: da nan data kasance matakin da fasaha, duk zai yiwu dokokin kimiyyar lissafi da aka gano, da aka bayyana da kuma karatu. Daliban da suka yi sosai raya damar iya yin komai a sciences, malamin ya shawarci ba a zabi kimiyyar lissafi. Sun yi imani da cewa na ɗaukaka shi ne ba zai yiwu, akwai kawai wani na yau da kullum aiki a nazarin kananan qananan bayani. Shi ne mafi dace da hankali mutum, ba ƙãra. Duk da haka, hoton da cewa shi ne mafi nishadi da aka gano ya lokaci zuwa yin tunãni. Yana duk fara da sauki inconsistencies. Don fara, ya juya daga cewa haske ne ba quite m: a wani yanayi, da kona hydrogen bar a kan farantin yawan Lines maimakon kawai daya tabo. Bugu da ari, an gano cewa, a jere na helium da mafi Lines fiye da hydrogen a jere. Sa'an nan, an gano cewa sawu na daya star ne daban-daban daga wasu. Kuma m son sani tilasta masu bincike da hannu sa daya kwarewa bayan wani a search na amsoshin tambayoyi. A cikin kasuwanci yin amfani da su binciken da suka yi ba tsammani na.

Planck da kuma jimla

Abin farin gare mu, wannan nasara a kimiyyar lissafi aka tare da ci gaban ilmin lissafi. Saboda kuwa hujjar abin da ke faruwa fit cikin hadadden dabara. A shekarar 1900, Maks plank, aiki a kan ka'idar radiation na da cikakken baki jiki, ya gano cewa, samar da makamashi ne quantized. A takaice gaya mana game da ma'anar wannan bayani ne quite sauki. Wani na farko barbashi iya zama a wasu takamaiman yanayi. Idan sa m model, counter iya nuna irin wannan jihohi na 1, 3, 8, 13, 29, 138. Duk da sauran dabi'u ne ba samuwa tsakanin su. A dalilai domin wannan za mu bayyanãwa daga baya. Duk da haka, idan ka nutse har zuwa labarin wannan samu, shi ne ya kamata a lura da cewa masanin kimiyyar dauke da makamashi quantization na karshen rayuwa ne kawai a dace ilmin lissafi zamba, ba tare da bai wa wani tsanani jiki da hankali.

Kalaman da kuma nauyi

A farkon karni na ashirin da ya rife da binciken alaka da duniyar na farko barbashi. Amma babbar asiri ne da wadannan paradox: a wasu lokuta, da barbashi hali kamar abubuwa da taro (da haka lokacinta), da kuma wasu - kamar kalaman. Bayan dogon da naci rigingimu ya zo ga ƙarshe mutumin: electrons, protons da neutrons da wadannan kaddarorin lokaci guda. Wannan sabon abu ne da ake kira kalaman-barbashi biyuntakar (a cikin jawabin na Rasha masana kimiyya da ɗari biyu da suka wuce corpuscle kira barbashi). Saboda haka, an electron ne a wani taro, kamar yadda aka smeared a hare a wasu mita. Lantarki wanda rotates a kusa da wani atomic tsakiya, da rashin iyaka dora tãguwar ruwa a kan juna. Saboda haka, kawai a wasu nisa daga cibiyar (wanda ya dogara a kan zango), da electron kalaman rotates, ba soke juna. Wannan na faruwa a lokacin da a tsawwala da "kai" da electron kalaman a kan ta "wutsiya" highs zo daidai da maximums da minimums - minimums. Wannan bayyana quantization na makamashi na zarra, cewa shi ne, kasancewar wani da-tsare falakinsu wanda electron iya zama.

Siffar zobe nanokon a vacuo

Duk da haka, real tsarin ne hadadden. Yin biyayya da dabaru aka bayyana a sama za a iya kara gane electron falakinsu tsarin a hydrogen da helium. Duk da haka, daga nan a kan bukatar wajen hadaddun lissafin. Don koyon yadda za ka fahimta zamani dalibai koyi da quantization makamashi na barbashi a cikin m da kyau. Don fara, a zabi manufa nau'i na wani rami da kuma guda electron model. Don shirya wadannan Schrödinger lissafi ne makamashi matakan at wanda wani electron iya zama. Bayan koyon nemi dependencies, gabatar da mafi canji: da nisa da zurfin da kyau, da samar da makamashi da kuma mita na electron hasarar da definiteness, ya kara da ganewar da lissafai. Bugu da ari rami siffar da aka canza (msl, shi ya zama square ko toothed profile, da gefuna rasa ta fasali), aka dauka tamkar na farko barbashi tare da so halaye. Kuma kawai sai koyi don warware matsaloli a cikin abin da ya bayyana da annuri makamashi quantization na real kwayoyin zarra da ko mafi rikitarwa.

turu lokacinta

Duk da haka, da matakin da makamashi, misali, wani electron - shi ne fiye ko žasa bayyana darajar. All, a ko ta wani hanya, amma ga alama cewa sama ta fi qasa makamashi na tsakiyar dumama baturi, da hakan da yawan zafin jiki a cikin Apartment. Haka kuma, da quantization da makamashi mai yiwuwa ne har su yi tunanin mai tunani. Akwai kuma matsalolin a kimiyyar lissafi da cewa yin hankali lamirinsu wuya. A lokacinta ne samfurin Macro gudun zuwa ƙasa (ka manta da cewa gudu da kuma lokacinta na biyu - vector girma, Ina nufin zaman kanta da shugabanci). Shi ne saboda turu a fili yake cewa da talakawan darajar sannu a hankali tashi dutse kawai bar wani kurma, idan ka fada a cikin wani mutumin, sa'an nan a matsayin kananan harsashi, kora a high gudun, karya ta cikin jiki. A micro guda bugun jini - wannan shi ne irin wannan yawa da characterizes da dangantakar da barbashi tare da sarari, kazalika da dukiya Kewaya da kuma hulɗa tare da wasu barbashi. A karshen ne kai tsaye dogara a kan makamashi. Saboda haka, ya bayyana cewa quantization na makamashi da kuma lokacinta na barbashi da za a juna. Bugu da ƙari, m h, wanda ya nuna mafi ƙasƙanci yiwu rabo daga jiki sabon abu da kuma nuna mai hankali dabi'u kunshe a cikin dabara da kuma makamashi da kuma lokacinta na barbashi a cikin nanoworld. Amma akwai wani ra'ayi ko mafi m daga ilhama sani - lokacinta. Yana nufin da juyawa jikinsu da kuma nufin abin da wani taro da wata juyawa kusurwa gudu. Ka tuna, da mai kusurwa gudu nuna girma da juyawa da naúrar lokaci. A kusurwa lokacinta ne kuma iya bayar da rahoton kasafi Hanyar da juyawa jiki abu: abubuwa da wannan taro amma a tsakiya game da axis na juyawa ko a kan periphery zai yi daban-daban kusurwa lokacinta. Kamar yadda mai karatu yiwuwa riga gane, a atomic duniya ne makamashi quantization na kusurwa lokacinta.

Jimla da kuma Laser

A tasiri na bude na mai hankali da makamashi da kuma sauran yawa a bayyane yake. A cikakken nazari na duniya ne kawai zai yiwu godiya ga jimla. Hanyoyin zamani na karatu littattafai, da yin amfani da daban-daban kayan da ko da kimiyya don ƙirƙirar su - da wata halitta tsawo na fahimtar abin da makamashi quantization. Ka'idar aiki da kuma yin amfani da Laser - shi ne ba togiya. Kullum, da Laser kunshi uku na asali abubuwa: da aiki m, da kuma wani famfo reflector madubi. The aiki ruwa da aka zaba don haka cewa akwai wanzu biyu gwada kusa da matakin for electrons. A mafi muhimmanci rarrabẽwa ga wadannan matakan ne rayuwa na electrons a kan su. Wannan shi ne nawa da electron ne iya tsira a wani musamman jihar kafin shiga cikin wani m da barga matsayi. Na biyu matakan ya zama mafi tsawo-rayu babba. Sa'an nan famfo (sau da yawa - wani misali kwan fitila, wani lokacin - infrared) ya ba da electrons da isasshen makamashi zuwa duk su taru a kan babba matakin da makamashi da kuma tara a can. Wannan ake kira yawan inversion matakan. Bugu da ari, wasu daya electron motsa zuwa wani m da kuma kwari jihar tare da watsi da wani photon, haddasa rushewa daga saukar da electrons. A fasalin da wannan tsari ne cewa duk photons haka ne aka samu da wannan zango da jiwuwa. Duk da haka, da aiki m ne yawanci manyan isa, kuma shi generated gudana directed a daban-daban kwatance. Da muhimmancin da reflector madubi ne ga tace fita kawai ne ga waɗanda kõguna na photons, wanda da wannan shugabanci. A sakamakon haka, da fitarwa shi ne kunkuntar m katako na jiwuwa tãguwar ruwa na wannan zango. A farko, wannan da aka yi tsammani zai yiwu ne kawai a cikin m. A farko Laser ya boule matsayin aiki m. Yanzu, akwai lasers daga dukan nau'i da kuma iri - taya, gas, kuma ko da sinadaran halayen. Kamar yadda mai karatu zai iya gani, da babban rawa a wannan tsari aka buga ta sha da kuma watsi da haske ta zarra. quantization da makamashi a cikin wannan yanayin ne kawai dalilin da ya bayyana ka'idar.

Haske da electron

Ka tuna cewa gwamnatin rikon kwarya a wani electron a zarra daga daya madawwama biyu zuwa wani yana tare da ko dai wani watsi ko sha da makamashi. Wannan makamashi bayyana a matsayin photon na haske, ko photon. Bisa ga ƙa'ida, da photon ne a barbashi, amma a kan sauran mazaunan nanoworld ne daban-daban. Photon yana da wani taro, amma yana da lokacinta. Ya tabbatar da shi duk da haka Rasha masanin kimiyya Lebedev a 1899, a fili nuna da matsa lamba na haske. Photon wanzu ne kawai a cikin motsi da kuma ta gudu ne gudun haske. Wannan shi ne ya fi sauri zai yiwu a cikin sararin samaniya abu. Gudun haske (yawanci nuna a kananan Latin "c") shi ne game da dubu ɗari uku kilomita ta biyu. Alal misali, size of mu galaxy (ba sosai babban on sarari nagartacce) ne game da wani ɗari da dubu haske-shekara. Fuskanci al'amarin, da photon ba shi da iko gaba daya, kamar yadda idan narkar da a wannan. A photon makamashi, wanda aka saki ko tunawa a gwamnatin rikon kwarya a wani electron daga daya madawwama biyu zuwa wani dogara da nisa tsakanin falakinsu. Idan shi ne kananan - tsaye a waje infrared haskoki da low makamashi, idan manyan - samun ultraviolet.

X-haskoki da gamma haskoki

Electromagnetic fuska bayan ultraviolet qunshi wani roentgen da gamma radiation. Kullum suna cikin zango, mita da kuma makamashi suna overlapped a wani fairly fadi da kewayon. Wannan shi ne, akwai wani X-ray photon da wani zango na 5 picometers da gamma photon na wannan zango. Sun bambanta kawai a cikin hanyar shirye-shiryen. Roentgen ya auku a gaban sosai da sauri electrons, kuma gamma radiation an samu kawai a cikin matakai na rarrabuwa da kuma coalescence na nuclei. X-haskoki ne zuwa kashi m (da taimakon translucent mutum huhu da kuma kasusuwa) da kuma wuya (yawanci kawai dole ga masana'antu ko bincike makasudai). Idan sosai karfi kara electrons, sa'an nan abruptly rage gudu ta (misali, aika wani m), shi zai haskaka X-ray photons. A collisions daga wadannan electrons da abu da manufa kwayoyin halitta, electrons an ja daga daga cikin ƙananan harsashi. A electrons babba bawo dauki wurin da suke, da miƙa mulki ma emitting X-haskoki.

Gamma haskoki faruwa a wasu lokuta. A nuclei daga kwayoyin halitta, kuma kõ dã sun kunshi yawa na farko barbashi, aka kuma halin da kananan size, sabili da haka, sun ayan makamashi quantization. A mi} a mulki na nuclei m jihar zuwa ƙananan, dama, da kuma tare da watsi da gamma haskoki. Duk wani auka na dauki ko nukiliya Fusion faruwa, ciki har da zargin gamma photons.

nukiliya dauki

Dan kadan sama, mun ambaci cewa atomic nuclei ne ma batun da dokoki na jimla duniya. Amma akwai da sauƙi-gudana abubuwa irin manyan tsakiya, suka zama m. Sun ayan karya saukar a cikin karami, kuma mafi robust aka gyara. Wadannan, kamar yadda mai karatu ya yiwuwa gane, suna, misali, plutonium da uranium. Lokacin da wannan duniya tamu kafa daga wani protoplanetary faifai, akwai wani adadin na rediyoaktif abubuwa. Tun da sun rududdugaggu a kan lokaci, ya canza kama zuwa sauran sinadaran abubuwa. Amma duk da haka to sun tsira da dama nondecayed uranium, da kuma ta adadin za a iya hukunta, misali, da shekarun duniya. Domin sinadaran abubuwa wanda dole halitta radioactivity, akwai irin wannan halayyar matsayin rabin-rai lokaci. Wannan ne lokacin da lokaci ga wanda sauran yawan sunadaran irin wannan za a halved. Half-rai na plutonium, misali, akwai wani ashirin da dubu huɗu da shekaru. Duk da haka, a cikin Bugu da kari da na halitta radioactivity, a can ne kuma tilasta. Idan bombard nauyi alpha-barbashi ko neutron haske atomic nuclei, suka crack. A wannan yanayin akwai nau'i uku na ionizing radiation: alpha gaɓũɓuwa, beta gaɓũɓuwa, gamma haskoki. Beta lalata na nuclei take kaiwa zuwa wani canji a cikin cajin naúrar. Alpha barbashi dauki tsakiya biyu positrons. Gamma radiation yana da wani cajin da electromagnetic filin da aka ba deflected, amma yana da mafi iya shiga iko. quantization makamashi na faruwa a duk lokuta, da tsakiya.

War kuma aminci ya tabbata

Lasers, X-haskoki, nazarin daskararru da taurari - duk m aikace-aikace na ilimi game da kamfani mai suna Quanta. Duk da haka, mu duniya ne cike da barazana, da kuma kowa da kowa na son su kare kansu. Kimiyya da hidima soja dalilai ma. A ko da mai tsaro sa duniya zalla msar tambayar sabon abu a matsayin makamashi quantization. Wasu wararrun wani radiation, misali, kafa tushen da makaman nukiliya. Hakika, da aikace-aikace accrued fama raka'a - m mai karatu zai tuna da Hiroshima da kuma Nagasaki. All sauran dalilai, latsa jan button lura da shi ya fiye ko žasa da lumana. Kamar yadda shi ne ko da yaushe cikin tambaya na rediyoaktif samu na muhalli. Alal misali, rabin-rai na plutonium nuna a bisa sa da wuri mai faɗi a cikinsa wannan kashi samun m don amfani ga mai dogon lokaci, kusan ma'aunan kasa epoch.

Ruwa da wayoyi

Bari mu koma ga zaman lafiya da yin amfani da makaman nukiliya halayen. Wannan, ba shakka, magana game da samar da wutar lantarki ta hanyar na nukiliya fission. Wannan tsari kama da wannan:

A core daga cikin reactor da farko a matsayin free neutrons sa'an nan suka buga a rediyoaktif rabi (yawanci uranium isotope), wanda shigarsu wani alpha ko beta lalace.

Don wannan dauki da ya ba shige a mataki uncontrolled, da reactor core qunshi wani abin da ake kira retarders. Kamar yadda mai mulkin, an yi shi da graphite sanduna, wadda ne sosai sha neutrons. By daidaitawa su tsawon, yana yiwuwa ya saka idanu da kudi na dauki.

A sakamakon haka, daya rabi an canza kama zuwa wani, da m adadin makamashi sake. Wannan makamashi da ake tunawa da garwa cika da ake kira nauyi ruwa (maimakon hydrogen deuterium kwayoyin). A sakamakon lamba tare da reactor core cewa ruwa dauke da gurbata kayayyakin na rediyoaktif lalace. Wannan juyin wannan ruwa ne babbar matsalar na makamashin nukiliya a wannan lokacin.

A cikin farko ruwa kewaye da aka sanya na biyu a karo na biyu - na uku. The ruwa na uku kewaye riga lafiya don amfani, da kuma cewa shi dai da injin turbin, wanda ya fitar da wutar lantarki.

A duk da irin wannan babban adadin shamaki tsakanin makamashi sake kai tsaye tsakiya da kuma karshen mai amfani (bari ka manta game da dama, kilomita na wayoyi, wanda ya hada da ikon asarar), wannan dauki ba m ikon. Alal misali, a nukiliya ikon shuka iya samar da wutar lantarki ga dukan yankin da dama masana'antu.