[ناصر اللحياني]

بسم الله الرحمن الرحيم

أخوتي الكرام ، السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ، وبعد :

بين أيديكم الدروس من 45 إلى 50 من سلسلة المُساعد ، والتي تتطرق إلى :

" فصل : الفيزياء النووية "

للإطلاع على الفصول السابقة ، تفضل عبر الروابط التالية :

سلسلة المُساعد( 1 - 13): " الكهربــائيـــة"

سلسلة المُساعد( 14-24 ): " المغناطيسية"

سلسلة المُساعد(25- 34): " الإلكترونيات "

سلسلة المُساعد(35- 44): " الذريـــــــــة "[/

خريطة معرفـيّة لفصل "الكهربائيّــة" ( ربط جميع مفردات الفصل الثامن )

خريطة ذهنيـّة بالصور لفصل المغناطيسيّة ( ربط جميع مفردات الفصل التاسع )

خريطة معرفـيّة لفصل "المغناطيســــيّة" ( ربط جميع مفردات الفصل التاسع )


اللهم علمنا ما ينفعنا وانفعنا بما علمتنا وزدنا علما يا رب العالمين .

لا تنسوني ووالديّ وأهلي من صالح دعائكم في ظهر الغيب .

[ناصر اللحياني]

الفيزياء النووية:
تهتم الفيزياء النووية بدراسة نوى العناصر من حيث تركيبها و خواصها و تفاعلاتها ، وللتفاعلات النووية أهمية خاصة في إنتاج الطاقة أو استهلاك الطاقة .

ومن المعلوم أن النواة تحتوي على بروتونات ونيوترونات حيث أن :
البروتونات : جسيمات موجبة الشحنة يرمز لها بالرمز ( P ) وكتلة البروتون الواحد 1.00727663 و.ك.ذ .
النيوترونات: جسيمات غير مشحونة ( متعادلة الشحنة ) يرمز لها بالرمز ( n ) وكتلة النيوترون الواحد 1.0086654 و.ك.ذ .
1 و.ك.ذ = 1.6604 × 10 ^-27 كجم

و لكل عنصر عدد ذري يكتب يسار رمز العنصر من الأسفل وعدد كتلي يكتب يسار رمز العنصر من الأعلى كالتالي :

العدد الذري (A ) = عدد البروتونات
العدد الكتلي (Z ) = عدد البروتونات + عدد النيوترونات

[ناصر اللحياني]

التحولات ( التغيرات ) الطبيعية التي تحدث للنواة :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear01.swf]WIDTH=700 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear01.swf

أولاً : إشعاع ألفـ(α)ـــا He :

- تعريفه : هو عبارة عن تيار من جسيمات موجبة الشحنة ( أثقل من الإلكترون بحوالي 7000 مرة تقريباً ) استطاع رذرفورد أن يحرفه عن مساره باستخدام مجال مغناطيسي .

- صفات جسيمات ألفا :
1) نفاذيتها خلال المواد ضعيفة حيث يمكن إيقاف إشعاع ألفا وامتصاصها بسهولة باستخدام صفيحة رقيقه من الألمنيوم لا يتعدى سمكها 0.05 ملم .
2) تؤين ذرات الهواء عند مروره .
3) أنها عبارة عن أيونات غاز الهليوم ( He++ ) أي تحتوي على بروتونين ونيوترونين .

- كيفية إنتاج جسيمات ألفا :تنبعث غالباً من النويات ذات العدد الكتلي الكبير مثل اليورانيوم 238 و نواة الراديوم .
- المعادلة الأساسية لها :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear02.swf]WIDTH=500 HEIGHT=100[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear02.swf

- التغير الحاصل في الذرة عند إصدار جسيم ألفا :
ينقص العدد الكتلي 4 وحدات وينقص العدد الذري وحدتين .

[ناصر اللحياني]

ثانياً : أشعاع بيتا الســ(β)ــالبة( – e):

- تعريفه :
هو عبارة عن جسيمات ( شحنات ) سالبة تسمى الإلكترونات .

- صفات جسيمات بيتا السالبة :
نفاذيتها عالية فقدرتها أكبر 100 مرة من قدرة نفاذ جسيمات ألفا حيث تحتاج إلى صفيحة من الألمنيوم سمكها 5 ملم لإيقاف معظمها .

- كيفية إنتاج جسيمات بيتا السالبة :
تتولد في النويات غير المستقرة والتي تكون فيها نسبة النيوترونات أكبر من البروتونات ولذلك يتحول النيوترون إلى بروتون وإلكترون هذا الإلكترون يمثل جسيمات بيتا السالبة

- المعادلة الأساسية لها :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear03.swf]WIDTH=500 HEIGHT=100[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear03.swf

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear12.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear12.swf

- مثال :
الثوريوم 234 و البروتاكتينوم 234 .

- التغير الحاصل في الذرة عند إصدار جسيم بيتا السالب :
1) العدد الذري يزيد وحدة ( أي يزيد بروتون واحد ) أما العدد الكتلي ثابت .
2) يتحول العنصر إلى عنصر آخر .

[ناصر اللحياني]

ثالثاً : أشعاع بيتا الموجــ(β)ـــبة ( e + ) :

- تعريفه :
هو عبارة عن جسيمات ( شحنات ) موجبة تسمى البوزيترونات حيث أن البوزيترون هو جسيم له كتلة الإلكترون وشحنة البروتون .

- صفات جسيمات بيتا الموجبة :
نفس صفات جسيمات بيتا السالبة إلا أنها تعاكسها في الاتجاه عند دخولها عبر المجالين الكهربائي والمغناطيسي .

- كيفية إنتاج جسيمات بيتا الموجبة :
تتولد في النويات غير المستقرة والتي تكون فيها نسبة البروتونات أكبر من النيوترونات لذلك يتحول البروتون إلى نيوترون وبوزيترون .

- المعادلة الأساسية لها :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear04.swf]WIDTH=500 HEIGHT=100[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear04.swf

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear11.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear11.swf

- مثال :
النيتروجين 14 .

- التغير الحاصل في الذرة عند إصدار جسيم بيتا الموجب :
1) ينقص العدد الذري وحدة ( أي ينقص بروتون واحد ) والعدد الكتلي ثابت .
2) يتحول العنصر إلى عنصر آخر .

علل : تنحرف جسيمات ألفا بواسطة المجالين الكهربائي والمغناطيسي أقل من انحراف جسيمات بيتا ؟
ج / لأن كتلة جسيمات ألفا كبيرة ( جسيم موجب الشحنة ) بعكس جسيمات بيتا لذلك فهي تحتاج إلى طاقة أكبر لانحرافها .

[ناصر اللحياني]

رابعاً : الالتقاط الإلكتروني ( الأسر الإلكتروني ) :

- تعريفه :
هو قيام النواة بإلتقاط ( أسر ) إلكترون من مجال داخلي للذرة حيث ينتقل الإلكترون من المستوى الخارجي للطاقة إلى المستوى الداخلي للذرة فيتحد هذا الإلكترون مع بروتون ويتحول هذا البروتون إلى نيوترون مع إشعاع سيني .

- المعادلة الأساسية له :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear05.swf]WIDTH=500 HEIGHT=100[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear05.swf

- مثال :
البوتاسيوم 40 .

- التغير الحاصل في الذرة عند الإلتقاط الإلكتروني ( إطلاق أشعة x ) :
1) العدد الذري ينقص وحدة ( أي ينقص بروتون واحد ) والعدد الكتلي ثابت .
2) يتحول العنصر إلى عنصر آخر .
3) تطلق أشعة سينية ( أشعة x ) .

[ناصر اللحياني]

خامساً : أشعة جاما ( γ )

:

- تعريفها :
هي عبارة عن أمواج كهرومغناطيسية تسير بسرعة الضوء وطاقتها عالية لا تتأثر بالمجالين الكهربائي والمغناطيسي .

- صفات أشعة جاما :
1) ترددها عالي وطولها الموجي قصير .
2) طاقتها عالية .
3) لا تأين الذرات .
4) نفاذيتها عالية ( أكبر من جسيمات ألفا وبيتا ) حيث تستطيع اختراق جدار من الخرسانة سمكه 10 سم .

علل : أشعة جاما لا تؤين ذرات الهواء بالرغم من ترددها العالي ؟
ج / لأن تردد هذه الأشعة عالي فإن طاقتها ستكون أكبر بكثير من طاقة الربط وبالتالي فهي مثل الموجه فوق السمعية التي لا تتأثر بها الأذن .

- كيفية إنتاج أشعة جاما :
تنتج من الذرات المثارة وسوف نضع الرمز ( * ) أعلى رمز العنصر من اليمين كدلالة على أن ذرة ذلك العنصر في حالة خاصة من الطاقة ( إثارة ) .

- المعادلة الأساسية لها :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear10.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear10.swf

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear13.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear13.swf

- مثال :التكتينيوم 99 المثارة ( انظر المعادلة ص 156 ) .
- التغير الحاصل في الذرة عند إصدار أشعة جاما :
لا يحدث أي تغير في الذرة ( أي لا تتحول نواة العنصر إلى عنصر آخر ) .

علل : لا تتحول نواة العنصر إلى عنصر آخر عند إصدار أشعة جاما ؟
ج /لأنها أشعة عديمة الشحنة وكذلك العدد الذري والكتلي للذرة ثابتان لا يتغيران عند إصدارها .

[ناصر اللحياني]

نفاذية الجسيمات وأنحرافها في المجال المغناطيسي :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear07.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear07.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear08.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear08.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear09.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear09.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear14.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear14.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear15.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear15.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear16.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear16.swf


[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear17.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear17.swf

أمثلة على الأشعاعات النووية :

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear06.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear06.swf

[مهاتي]

:a_plain111:أثابك الله استاذي الفاضل وجعل هذه الجهود في موازين حسناتك

[ناصر اللحياني]

اكتشاف النيوترون :

إن اكتشاف النيوترون غير مفاهيم العلماء حول تركيب النواة , حيث كان يعتقد أن نواة الذرة تحتوي على عدد من البروتونات كتلتها تساوي الكتلة الذرية للعنصر , وعدد كاف من الإلكترونات لتحيط بها وتعادل شحنتها شحنة البروتونات , إلا أن مطياف الكتلة وضع أكثر من علامة استفهام حول ذلك الاعتقاد , حيث لاحظ العلماء أن مقدار الكتلة الذي يسجله مطياف الكتلة لأنوية العناصر يصل إلى ضعف كتلة هذه الأنوية ( أو أكثر ) التي نحصل عليه بطريقة حسابية ( على أساس أن كتلة مكونات النواة حسابيا = كتلة البروتون الواحد × العدد الذري للعنصر ) ولثقتهم بدقة حساباتهم وكذلك بدقة مطياف الكتلة فقد افترض العلماء وجود جسيمات متعادلة داخل النواة , بالإضافة إلى البروتونات.وتمكن بعد ذلك شادويك من إثبات وجودها عمليا . شادويك أجرى تجربته عام (1932م) واكتشف من خلالها النيوترون ومنح على ذلك جائزة نوبل .

وتتلخص تجربة شادويك أنه قام بقذف هدف من البيريليوم بجسيمات ألفا (α) ونتج عن ذلك جسيمات لها قدرة نفاذ عالية , إذا سلطت هذه الجسيمات بحيث تسقط على لوح من البرافين فإنها تسبب في جعله يطلق بروتونات بسرعة عالية , واستطاع شادويك أن يثبت أن الجسيمات المنطلقة من البيريليوم هي عبارة عن جسيمات غير مشحونة ( لا تتأثر بالمجال الكهربائي أو المغناطيسي ) , كتلتها تساوي كتلة البروتون تقريبا سماها النيوترونات .

[flash=http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear18.swf]WIDTH=500 HEIGHT=400[/flash]
http://www.phys4arab.net/uploood/naser/nuclear18.swf

وحيث أن النيوترون جسيم غير مشحون ( متعادل كهربائيا ) فهو يستخدم كقذيفة ممتازة لتحطيم النواة لأنه لا يتنافر معها , ولهذا السبب أيضا فإنه لا يسبب تأين المادة التي ينفذ من خلالها .

وجدير بالذكر أن استخدام لوح البرافين في تجربة شادويك كان لتبطئة سرعة النيوترونات المتحررة , حيث تم تصادم النيوترون بذرة الهيدروجين (بروتون) المساوية له في الكتلة فيسكن النيوترون ويتحرر البروتون ( تصادم مرن بين جسمين متساويين في الكتلة أحدهما ساكن ) .