Google

Co wpisać do wyszukiwarki?
fizyka, zadania, rozwiązania, kinematyka, dynamika, optyka, termodynamika, elektryczność, magnetyzm, fale, drgania, atom, jądro, promieniowanie, energia, prąd, praca, siła, zasada, prawo, gaz, doskonały, równanie, teoria, model, geometryczna, soczewka, zwierciadło, siatka

196. Co się dzieje z masą atomu, gdy on wysyła promnieniowanie?

"Defekt" masy - czy masa jest wielkością niezmienną?




Nowa wersja strony
Co się dzieje z masą atomu, gdy:

1) wysyła on promieniowanie świetlne?

2) jonizuje się?

3) wysyła promieniowanie jądrowe?

1)
Promieniowanie świetlne (fotony, kwanty promieniowania świetlnego) może wysłać atom, który został wcześniej wzbudzony, tzn. pochłonął energię odpowiadającą przejściu ze stanu energetycznego niższego do stanu energetycznego wyższego.

Pochłonięciu energii towarzyszy zgodnie z równaniem Alberta Einsteina zmiana masy. Atom, który uległ wzbudzeniu, czyli pochłonął energię, zwiększył swoją masę.
wzór Einsteina, wzór na energię fotonu, przekształcenia


Po wyemitowaniu energii (fotonu) masa atomu zmniejsza się o wartość odpowiadającą wysłanej energii.

2)
Atom jonizuje się, traci elektron, gdy dostarczona zostanie energią potrzebna do oderwania elektronu od jądra. Energii tej może dostarczyć foton promieniowania świetlnego o odpowiednio małej długości fali (odpowiednio dużej częstotliwości).

Energia całego układu (jon dodatni i oderwany elektron) musi wzrosnąć o energię jonizacji. Ponieważ jonizacja oznacza oddalenie się elektronu na bardzo dużą odległość, możemy układ ten traktować jako dwa niezależne ciała.

W stanie związanym całkowita energia mechaniczna elektronu jest ujemna. Po zjonizowaniu elektron ma energię mechaniczną zerową lub dodatnią. Oznacza to, że energia jonu mogła zmienić się w niewielkim stopniu. Na pewno jednak nie ma w nim już elektronu.

Klasyczne podejście jest proste – z układu zabrany został jakiś element, tzn. zabrana została jakaś masa. Po zabraniu z atomu elektronu pozostała część (jon) ma masę mniejszą o masę elektronu. I podobnie z kolejnymi elektronami.

Po uwzględnieniu wzoru Einsteina spodziewamy się podobnego wyniku, ale obliczenia są zdecydowanie bardziej złożone.

3)
Atom może wysłać promieniowanie w wyniku zmian w powłoce elektronowej lub w wyniku zmian w jądrze.
Przemiany jądrowe polegają zawsze na zmianie własności jądra i wysłaniu

a) innego jądra;

b) protonu (to też jądro);

c) pozytonu;

d) elektronu;

e) neutronu;

f) promieniowania gamma.

Pierwszych pięć sytuacji jest analogicznych do rozważanych w poprzednim punkcie – wyrwana jest z jądra czyli też z atomu jakaś cząstka materii (czyli masa).

Całkowita masa jądra (a więc i atomu) ulega zmniejszeniu o masę wyemitowanego przez jądro fragmentu. Każda taka cząstka unosi zawsze energię mechaniczną czyli dodatkowo pomniejsza się energia pozostałego jądra, a więc i jego masa.

Promieniowanie gamma jest promieniowaniem elektromagnetycznym, czyli nie ma masy spoczynkowej. Każdy foton unosi jednak pewną energię. Ta energia pochodzi z jądra, czyli też z atomu. Wyemitowanie kwantu gamma przez jądro oznacza więc zmniejszenie się masy jądra (a więc i masy atomu).

Pozostaje pytanie o ile zmniejsza się ta masa?
Odpowiedź w innym tekście.



196.6-2011.01.04



kontakt