ا/الكافي : ملخص الذرة فيزياء الشهادة السودانية PDF

اشهر النماذج :

1 نموذج رذرفورد للذرة عام 1911 م :

قام بتصويب ( بسليط ) دقائق الفا ( نواة ذرة الهيليوم ( على غشاء رقيق جدا من الذهب

فلاحظ الاتي: 1 معظم جسيمات (دقائق) الفا نفذت على استقامتها دون ان يحدث لها انحراف ظاهر 2 بعض دقائق الفا انحرفت عن مسارها

3/ القليل جداً من دقائق الفا قد ارتدت

استنتج الأتي :

1 الذرة معظمها فراغ

2 قطر الذرة أكبر من قطر النواه

3 بالذرة نواه ثقيلة تتمركز بها الشحنة الموجبة

الصعوبات التي واجهت رذرفورد :

لم يستطع تفسير وضع الإلكترونات في الذرة

"

لأنه :

أ لو أفترض انها ساكنة سوف تنجذب نحو النواه وتلتصق بالنواه

ب/ لو أفترض أنها متحركة حول النواة في مدارات سوف تفقد طاقة ويؤدي الفقدان المستمر للطاقة

لسقوط الإلكترون على النواة وتنهار الذرة

نص نظرية تجربة رزرفورد :

تنص على : ( الذرة عبارة عن نواة ثقيلة تتركز فيها الشحنة الموجبة وذلك لتنافر جسيمات الفا

الموجبة مع هذه النواة ويوجد خارج النواة إلكترونات ) . 2 نموذج بوهر للذرة عام 1913 م :

وضع نظرية لابسط الذرات جميعا وهي ذرة الهيدروجين التي تتكون من نواة ذات شحنة موجبة تحتوي على بروتون (واحد يدور حولها إلكترون

{ 1 }

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني . الطاهر

نص نموذج بوهر للذرة :

( الذرة مكونة من نواة موجبة تدور حولها الإلكترونات في مدارات معينة كما تدور الكواكب حول الشمس يحتوي كل مدار على الالكترونات ذات طاقة معينة و يكون الإلكترون مستقراً ولا يشع اي طاقة عندما يكون في مستوى الطاقة المعين لذلك المدار ) .

حساب الطاقة الكلية للإلكترون في مداره :

طاقة الإلكترون الكلية (طع ) - طاقة حركة الالكترون (طح) + طاقة وضع الاكترون (طو). طاقة وضع الاكترون : هي عبارة عن الشغل المبذول على الالكترون ضد جاذبية النواة على بعد يعادل نصف قطر المسار الدائري ( نق) الطاقة الكلية تتناسب طرديا و ستعتمد فقط على نصف قطر المسار الدائري (نق) الذي يسمح للإلكترون بالدوران دون ان يشع طاقة وهو يتناسب طرديا مع مربع عدد الكم المداري ،الذي يعتمد على مربع عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة والذي يسمى بالعدد الذري ( 22 ) معادلة الطاقة الكلية للإلكترون :

طع

=

× 13.6

27

عد 2

حيث: طمر = عبارة عن طاقة المستوى المناظر للعدد الكمي

Z = العدد الذري (عدد البروتونات) ، عد = العدد الكمي المداري يأخذ القيم (321)

ملاحظات :
والاشارة السالبة للطاقة الكلية للالكترون لأنها طاقة ترابط ) تجاذب ) وانه لايمكن نزعه الا عندما يزود بطاقة خاريجية .

تقاس طاقة الإلكترون في الذرة أو الإلكترون فولت ، وسبب إستخدام الإلكترون فولت لأن وحدة الجول في الفيزياء الذرية كبيرة جداً.

وحدة الإلكترون فولت : هي الشغل المبذول أو الطاقة اللازمة لنقل إلكترون واحد بين نقتطين فرق الجهد بينهما واحد فولت

حساب طاقة أي مستوى للإلكترون إذا كان معطى طاقة المستوى الأول :

طا

عد 2

{ 2 }

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

المقارنة بين طاقة مستويين مختلفين :

ة
طعدا

2

2

عدي

عد2

1

طو

مثلا :

ط5

-

حساب طاقة مستويات ذرة الهيدورجين :

تحتوي نواة ذرة الايدورجين على بروتون واحد فقط اي ان : ( Z = 1 ) : . طاقة المستوى الأول ( الأرضي ) لذرة الهيدروجين :

طور

21

2Z

×13.6

-=

6 = 1b

× 13.6

21

. طاقة المستوى الثاني لذرة الهيدورجين :

طر

طور

عد 2

-266

—

13.6

22

. طاقة المستوى الثالث لذرة الهيدورجين :

طح

13.6

23

1.551 إ. ف

. طاقة المستوى الرابع لذرة الهيدورجين :

طه

13.6

=

24

0.85 إ. ف

3.4 إ. ف .

ت

0118404459:

25

9

13.6 إلكترون فولت

ظاهرة إشعاع الفوتونات :

عند إنتقال الإلكترون من مستوى طاقة أعلى مثلاً ( طه ) إلى طاقة أدنى مثلاً ( ط ) فإن الذرة تشع فوتوناً طافته (ط) تساوي الطاقة التي فقدها الإلكترون وتساوي الفرق بين طاقة المستويين :

هـ ×

هـ × عـ

طح - طر

حيث : هـ = ثابت بلانك ذ = تردد الفوتون | = الطول الموجي للفوتون

. تستخدم ظاهرة إشعاع الفوتونات في توليد الضوء في مصابيح الانارة كمصباح النيون (الفلورسنت) : يقوم الجهد المرتفع على تسريع اللكترونات الحرة والأيونات التي تكونت نتيجة لتأيين الذرات داخل الانبوبة ، وتقوم هذه الجسيمات المشحونة (الايونات) بالإصتطدام بباقي

{ 3 }

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

0118404459:

ذرات الغاز فتنقلها من مستواها الارضي الى مستويات اعلى وعند روجوعها للمستوى الارضي

تشع الذرات فوتونات لتخرج من المصباح في صورة اشعة ضوئية هي التي تمدنا بالإنارة

ذرات الغاز فتنقلها من مستواها الارضي الى مستويات اعلى وعند روجوعها للمستوى الارضي تشع الذرات فوتونات لتخرج من المصباح في صورة اشعة ضوئية هي التي تمدنا بالإنارة . إشعاع الفوتونات تختلف من ذرة الى أخرى نسبة ، لان كل ذرة لها مستويات طاقة معينة ، وبالتالي تعطي ألواناً مختلفة (الوان طيف ذلك العنصر ) .

الوان طيف ذلك العنصر : هي الألوان التي تصدر من ذرة اي عنصر

الأطياف لا

عدسة محدبة منشور

عدسة مجدية

ويستفاد من الاختلاف في طيف العناصر الاتي :

أ/ كشف الثروات المعدنية في الارض

من عناصر المركب

شكل (44) منظار طيف بسيط

ب/ التمييز بين العناصر التي توجد في مركب ما على الأرض ، بواسطة جهاز منظار الطيف ج/ رصد انواع الذرات الموجودة والعناصر الكونة للنجوم ، بواسطة منظار الطيف

إثارة الإلكترون في الذرة :

طرق إثارى الإلكترون في الذرة :

أ/اذا امتص الإلكنرون نفسه طاقة فوتون مناسبة ترفعه لذاك المستوى

ب/اذا امتصت الذرة فوتون طاقته تساوي ( هـ×ذ ) .

.

ج عند امتصاص الالكترون للطاقة الناتجة عن تصادم الذرة بذرات او ايونات او إلكترونات او اي

جسيمات ذرية.

الذرة المثارة :

هي

الذرة التي ينتقل الإلكترون فيها من مستوى الطاقة الأدنى الى مستوى طاقة الأعلى ، وبالتالي : أقل طاقة تجعل الذرة مثارة ( ط ) = طح - طر

الذرة المتأينة :

هي الذرة التي يغادرها إلكترون ويخرج منها ، طاقة الإلكترون خارج الذرة تساوي صفر ، وبالتالي : أقل طاقة تجعل الذرة متأينة ( ط ) = صفر – ط

الاشعة السينيه او اشعه X (الظاهرة الكهروضوئيه العكسيه )

 : اكتشافها : على يد العالم الألماني وليم رونتجن عام 1895م عن طريق الصدفة عندما شاهد ان اشعة مجهولة قوية تتولد عندما تصطدم الالكترونات عالية السرعة بجسم معدني يسمى

بالهدف.

عادة

تعريفها : هي موجات كهرومغنطيسية (فوتونات) ذات طاقة عالية وتردد عال وطول موجي وسرعتها تعادل سرعة الضوء ولاترى بالعين المجردة .

قصير

توليدها : تتولد عندما يصطدم إلكترون جسم سريع فإنه يسكن ( أي يتوقف ) فتتحول طاقتة الحركيه

إلى طاقة في شكل موجات كهرومغنطيسية .

جهاز الاشعة السينية :

قتيل

أشعة x

المتولدة

مهبط

ملك مقاوم يمر به التيار

فيسخن فيبعث الكترونات

00

الشكل (54) : جهاز أشعة (X)

{5}

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

أنبوبة مفرغة

هدف معدني (مصعد

0118404459

:

مكونات جهاز توليد الاشعة السينية :

أنبوبة زجاجية مفرغة من الهواء وموصلة بصدر كهربي عالي الجهد وتشمل هذه الانبوبة على

الاتي: 1 الفتيل :

هو سلك ملفوف مثل سلك التنجستن المستخدم في المصابيح ، يوصل طرفيه بمصدر كهربي ذو جهد منخفض ، وعندما يسخن الفتيل إلى درجة التوهج تنبعث الإلكترونات من سطحه بغزارة ويمكن التحكم في عددها بتغيير درجة حرارة الفتيل 2 المهبط ( الكاثود ) :

هو سطح معدني مقعر الشكل يوصل بالقطب السالب لمصدر كهربي عالي الجهد ، موضوع خلف الفتيل ، وهو يقوم بقذف الإلكترونات ) يعكس الإلكترونات الى المصعد ) عندما يتم تسخينه بواسطة الفتيل .

3/ المصعد ( الآنود ) :

إسطوانة معدنية مجوفة توصل بالقطب الموجب لمصدر كهربي لمصدر كهربي عالي الجهد ، وهي

تعمل على جذب الإلكترونات السالبة إليها

4/ الهدف :

.

هو عبارة عن كتلة معدنية صغيرة من معدن معين ذو درجة إنصهار عالية مثل التنجستن مثبتة

بالمصعد

5/ المصدر ذو الجهد المرتفع : يعمل على :

1- تسريع الإلكترونات -2 زيادة قوة التجاذب والتنافر بين الشحنات

قانون الأشعة السينية :

على ضوء قانون بقاء الطاقة تتحول طاقة الجهد العالي إلى طاقة حركية تكتسبها الإلكترونات والتي

تفقدها في شكل فوتونات ( موجات كهرومغنطيسية ( عند إصطدامها بالهدف

اي أن :

الشغل المبذول بواسطة طاقة حركة مكتسبة

المصدر الكهربي

ويكتب رمزياً :

=

1

بالإلكترونات

= هـ × ذ جـ × شه = 2 كه ع2

=

.

طاقة الفوتونات

المنبعثة من الهدف

هـ ×

ع

{6}

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني .

الطاهر

0118404459

:




العالي ويفاس بالقولت

شه = شحنة الإلكترون وهي تساوي 1.6 × 10-19 كولوم ك = كتلة الإلكترون وهي تساوي 9.1 × 10 – 31 كيلوجرام . ع = سرعة الإلكترون المتحرر وتقاس بالمتر / الثانية . = ثابت بلانك وهو يساوي 6.625 × 10 -34 جول . ثانية . = تردد الفوتون المنبعث ويقاس بالهيرتز .

هـ

ذ

ع = سرعة الضوء وتعادل في الهواء 3 × 810 متر / الثانية . 

تستخدم الأشعة السينية في المجال الطبي في :

أ/تصوير الكسور ب/ التشخيص الطبي

مثال ( الشهادة الثانوية السودانية 2005 م ) :

فرق جهد بين طرفي المصعد والمهبط في جهاز توليد الأشعة السينية 10000 فولت ، أحسب طول موجة الأشعة السينية الناتجة من إصطدام الإلكترون المسرع بالهدف المعدني الذي يفقد كل طاقة كولوم ، ثابت بلانك 6.6 × 10 34 جول . ثانية) .

حركته ( شحنة الإلكترون 1.6 × 10

19

ع

هـ ×

=

جـ × شه ، |

=

هـ

× شه

34 10 × 6.6 × 8 10 × 3

=

19 10 × 1.6 × 10000

12.5×10 متر.

الإنبعاث التلقائي والإنبعاث المستحث :

أولاً الإنبعاث التلقائي :

هو إشعاع يصدر في شكل فوتون من إلكترون الذرة المثارة بعد إنقضاء العمر الزمني له عندما يهبط من تلقاء نفسه من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة إدنى باحثاً عن حالته الطبيعية . العمر الزمني : وهي الفترة الزمنية التي يقضيها الإلكترون في مستوى طاقة أعلى قبل عودته تلقائياً الى مستوى إدنى ( مستوى الإستقرار) وهي فترة قصيرة جداً

يستخدم الإنبعاث التلقائي : في توليد الضوء في المصابيح العادية كمصباح الصوديوم أو مصباح الزئبق أو غيرها .

ثانياً الإنبعاث القسري ( الإنبعاث المستحث ) :

هو إشعاع يصدر في شكل فوتون من إلكترون الذرة المثارة قبل إنقضاء العمر الزمني له نتيجة لعودته مرغماً من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة إدنى

{ 7 }

الكافي في.

الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

ت

0118404459

:

يستخدم الإنبعاث القسري : توليد الضوء في مصابيح الليزر بأنوعها المختلفة مقارنة بين الإنبعاث التلقائي والإنبعاث المستحث :

الإنبعاث التلقائي

الإنبعاث المستحث ( القسري )

1 تكون الذرة في حالتها العادية (المستقرة) قبل 1 تكون الذرة مثارة (غير مستقرة) قبل سقوط

سقوط الفوتونات عليها

الفوتونات عليها

.

2 يمتص أحد إلكترونات الذرة طاقة الفوتون /2 / لا يمتص الإلكترون المثار طاقة

فتثار الذرة .

الفوتون

3 تشع الذرة فوتوناً واحداً عند العودة إلى حالتها / تشع الذرة فوتونين عند العودة إلى حالتها

الأصلية .

الأصلية

.

4 الفوتون المنبعث له نفس تردد وطاقة الفوتون 4 الفوتونان المنبعثان لهما نفس التردد والطاقة | الأصلي أما الإتجاه والطور فمخلتفان وبالتالي والطور والإتجاه للفوتون الأصلي وبالتالي

غیر مترابطان

.

5/ يستخدم في المصباح العادي

•

مترابطان

5 يستخدم في مصباح الليزر

أشعة الليزر ( LASER ) :

معنى كلمة ليزر : كلمة إنجليزية تعني تضخيم الضوء بالإنبعاث المستحث تعريف أشعة الليزر : هي أشعة ضوئية مضخمة قوية عالية الشدة مركزة في حزمة ضيقة تكون فوتوناتها بتردد واحد وفي إتجاه واحد .

الأجهزة المستخدمة في توليدها : كثيرة ولكن على سبيل المثال بلورة الياقوت المطعم بالكروم

بلورة الياقوت المطعم بالكروم :

أنبوبة ضوئية

شكل الجهاز :

اشید

مصدر كهربي

8

الكافي في.

الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

-

ت

مفضضة

0118404459

:

الغرض منه : جهاز يستخدم إنتاج حزمة من شعاع الليزر

تركيبه : 1/ بلورة ياقوت أسطوانية : هي عبارة عن قضيب أسطواني من الياقوت المطعم بالكروم

قطره 1سم وطوله 5سم الياقوت المطعم بالكروم : هو أكسيد الألمونيوم المطعم بكمية صغيرة من الكروم

2 مرآة عاكسة : وهي عبارة عن قاعدة الإسطوانة وتطلى تماماً بفضة سميكة لتعمل على عكس

الأشعة

3 مرآة شبه عاكسة : وهي عبارة عن قاعدة الإسكوانة الإخرى وتطلى طلاءاً خفيفاً بالفضة حتى تسمح لجزء من الأشعة بالنفاذ .

4 مصباح حلزوني : عبارة عن أنبوبة ضوئية حلزونية تتلف حول بلورة أسطوانة الياقوت و تعمل على إثارة ذرات الكروم ويسمى بالمصدر الكهربي أو مصدر الإثارة ) يصدر فوتوانات بترددات وطاقات مختلفة ) .

سؤال علل. لماذا يطعم الياقوت بالكروم ؟

لأن المستوى الثاني للكروم شبه المستقر ( 2 ) و عمره الزمني طويل نسبياً مما يتيح لعدد كبير من الإلكترونات المكوث والإنتظار لفترة تصل إلى 10 5 ثانية .

خصائص أشعة الليزر :

1 قوية 2 مضخمة 3 عالية الشدة 4 مركزة في حزمة ضيقة

5 فوتوناتها متفقة في

:

1/ الطور 2/ الإتجاه 3/ التردد 4/ الطاقة 5/ الطول الموجي .

استخدمات أشعة الليزر :

1 في المجال الهندسي تستخدم في

أ/ علميات الرصد والمساحة

ب/ الخراطة والتنعيم ج ثقب وقطع المعادن .

2 المجالات العسكرية تستخدم في :

أ/ توجيه القنابل والصواريخ .

ب/ تركز على الدبابات والطائرات فتحدث بها فجوات تسبب تدميرها وإعطابها .

3 مجال الإتصالات تستخدم في

:

أ/ نقل المكالمات الهاتفية عبر شبكة الألياف الضوئية

ب تخزين المعلومات في الأقراص المدمجة

{9}

الفيزياء الكافي في.

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

4 المجال الطبي تستخدم في : 

أ/ علاج إنفصال شبكية العين
ب/ كمشرط جراحي

التركيب النووي :

تتكون الذرة : 

1 النواه

2 الإلكترونات



التركيب النووي :

تتكون الذرة : 1/ النواه

النواه تتكون من : 1/ برتونات

2 الإلكترونات

2 نيوترونات

الالكترونات : هي جسيمات سالبة الشحنة تدور حول النواه في مدار اهليجي

البروتونات : هي جسيمات موجبة الشحنة وتوجد داخل النواه .

N = A - Z

النيوترونات ( N ) : هي جسيمات متعادلة الشحنة وتوجد داخل النواه الجسيمات المتعادلة : هي الجسيمات التي يكون فيها عدد البروتونات مساوياً لعدد الالكترونات . العدد الذري ( Z ) : هو عدد البروتونات في النواه او عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة كهربياً العدد الكتلي ( A ) : هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة A = Z + N النشاط الإشعاعي ( الإشعاع الذري ) : تعريفه : هو إنبعاث أشعة من أنوية الذرات غير المستقرة لكي تصل إلى حالة الإستقرار إكتشفه : العلم الألماني هنري بيكرل عام 1896 م عندما شاهد : ( أن ذرات اليورانيوم 92 تصدر إشعاعات تؤثر على الأفلام الفوتوغرافية وتجعلها سوداء ) ، وبعد عامين أكتشف العاملين الفرنسيين ماري كوري و بيير كوري عنصرين مشعين جديدين هما البولونيوم 84 و الراديوم 88 وأطلقت لبعلمبة الفرنسية مدام كوري على هذه الظاهرة أسم النشاط الإشعاعي الذرات غير المستقرة : هي الذرات التي لا تتساوى فيها عدد البرتونات مع عدد النيوترونات ويكون عدد النيوترونات أكبر بكثير من عدد البرتونات

العناصر المشعة : هي العناصر التي يزيد عددها الذري عن 83 أو ويزيد عددها الكتلي عن 210 أستطاع رذرفورد أن يفصل هذه الإشعاعات النووية بواسطة المجال الكهربي أو المجال المغنطيسي بحساب مقدرة هذه الإشعاعات على إختراق المواد المختلفة ، فتبينت له أنها على ثلاثة أنواع : 1 أشعة ( دقائق ( ألفا والتي رمزها ) ( ألفا أول حرف في حروف الهجاء الإغريقية ) 2 أشعة ( دقائق ( بيتا والتي رمزها B ( بيتا ثاني حرف في حروف الهجاء الإغريقية ) 3 أشعة ( دقائق ( قاما والتي رمزها Y ( قاما ثالث حرف في حروف الهجاء الإغريقية ) يمكن تعريف النشاط الإشعاعي أنه : إنبعاث جسيمات ألفا وبيتا وأشعة قاما من نواة العنصر المشع

{ 10 }

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

-

0118404459

:

1 دقئق ألفا ( × ) :

تعريفها : هب نواة ذرة غاز الهيليوم الموجبة والتي تحتوي على 2 بروتون و 2 نيوترون أماكن إنبعاثها : تنبعث من أنوية العناصر الثقيلة والتي يزيد عددها الذري عن 83 أو ويزيد عددها

الكتلي عن 210

خصائصها : 1 تنحرف ناحية المجال السالب لأن شحنتها موجبة

2/ قدرتها على اختراق المواد ضعيفة فمثلاً اذا سقطت على لوح معدني سميك تتوغل فيه لمسافات قصيرة وذلك لأن سرعتها منخفضة و كتلتها كبيرة

معادلة الإنحلال

2.2 YA-4 +

:

α

مثل تحول اليورانيوم إلى ثوريوم وفق المعادلة :

α

92 U 238

ZX4

90Th 234 +

التغيرات التي تطرأ على نواة العنصر المشع عند إنطلاقها منه :

1 ينقص الرقم الكتلي بمقدار ( 4 ) .

2 ينقص الرقم الذري بمقدار (2) .

3 ينقص عدد النيوترونات بمقدار ( 2 )

4 تتحول نواة العنصر المشع إلى نواة عنصر أكثر استقراراً .

شكلها :

دقائق بيتا ( B ) :

هي دقائق لها نفس كتلة الإلكترون ولها شحنة مساولية لشحنة الإلكترون ولكنها قد تكون سالبة أو

موجبة

أنواعها ( نوعان ) : أ / دقائق بيتا السالبة ( B ) :

وهي عبارة عن إلكترونات سريعة ولها نفس خصائص الإلكترونات المعروفة من حيث الكتلة

0

والشحنة ، ونرمز لها بالرمز : أو أو B أو B أو e

0118404459 :

ت

-

{11}

-1

الكافي في.

الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

أماكن إنبعاثها : تنبعث دقائق بيتا السالبة (B) من أنوية العناصر الغير مستقرة والتي تكون فيها عدد النيوترونات أكبر من عدد البروتونات ولكي تستقر النواة لا بد من أن يقل عدد النيوترونات ويتم ذلك بأن يتحلل النيوترون(n) إلى بروتون (p) وإلكترون ( ٤ ) ( وهو جسيم بيتا السالب B ) مع خروج جسيم متعادل ومهمل الكتلة يسمى ضد النيوترينو ويرمز له الرمز (D) وينطق بيو بار.

معادلة تحلل النيوترون :

نيوترون

يتحلل

معادلة الإنحلال بيتا السالبة :

بروتون + بيتا السالبة + النيوترينو المضاد

B

+

+

Z+1 YA

مثال لذلك : إنحلال البورون وتحوله إلى كربون وفق المعادلة :

6 C 12

+ B

+

التغيرات التي تطرأ على نواة العنصر المشع عند إنطلاقها منه 1 يبقى العدد الكتلي ثابت لأن اللإلكترون مهمل الكتلة 2 ينقص عدد النيوترونات بمقدار واحد لتحلله

P

2X A

SB 12

3 يزداد العدد الزري ( عدد البروتونات ) بمقدار واحد لظهور بروتون جديد مكان النيوترون .

4 تتحول نواة العنصر المشع إلى نواة عنصر آخر أكثر إستقراراً

+

ب دقائق بيتا الموجبة ( B ) :

هي جسيمات موجبة الشحنة لها نفس كتلة الإلكترون و شحنة مخالفة لشحنة الإلكترون وتسمى

بالإلكترون المضاد أو البوزيترون ( إلكترون موجب)

+

0

0

ونرمز لها بالرمز : B أو e أو 18+

+1

+

أماكن إنبعاثها : تنطلق دقائق بيتا الموجبة ( B ) من أنوية العناصر الغير مستقرة والتي يكون فيها

عدد البرتونات أكبر من عدد النيوترونات .

ولكي تستقر النواة لا بد من أن يقل عدد البروتونات ويتم ذلك بأن يتحلل بروتون(p) إلى نيوترون (n) وإلكترون موجب ( e ) ( يسمى بالبوزيترون أو جسيم بيتا السالب *B ) مع خروج جسيم متعادل ومهمل الكتلة يسمى النيوترينو ويرمز له الرمز (D) وينطق نيو

نيوترون + إلكترون موجب + نيوترينو

.

0118404459 :

-

معادلة إنحلال البروتون :

يتحلل

بروتون

{ 12 }

الكافي في.

الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

معادلة الإنحلال 6

أو

2-1YA

+ B +

+

e+ +

ZX 4

zXA

7N 12

مثال لذلك إنحلال النيتروجين وتحوله إلى كربون وفق المعادلة :

+

6C12 + B + D

التغيرات التي تطرأ على نواة العنصر المشع عند إنطلاقها منه




التغيرات التي تطرأ على نواة العنصر المشع عند إنطلاقها منه :

1/ يبقى العدد الكتلي ثابت لأن البوزيترون مهمل الكتلة

2 ينقص العدد الزري ( عدد البروتونات ) بمقدار واحد لتحلل بروتون

.

3/ يزداد النيوترونات بمقدار واحد لظهور نيوترون جديد مكان البروتون .

4 تتحول نواة العنصر المشع إلى نواة عنصر آخر أكثر إستقراراً .

خصائص أشعة بيتا السالبة والموجبة :

1/ أكثر نفاذاً من جسيمات ألفا و أسرع منها 2 طاقة جسيمات بيتا أقل من طاقة جسيمات ألفا

3 تتأثر بالمجالين الكهربي و المغنطيسي

3 دقائق قاما ( 7 ) :

هي عبارة عن موجات كهرومغنطيسية ( فوتونات ) .

أماكن إنبعاثها : تنبعث أشعة قاما من أنوية العناصر الغير مستقرة والتي تكون طاقتها زائدة عما هي عليه في حالة إستقرارها ولكي تصل النواة إلى حالة الإستقرار لا بد من أن تتخلص من الطاقة الزائدة ويتم التخلص من الطلقة الزائدة عندما تنتقل من مستوى الإثارة إلى مستوى الإستقرار مطلقة فوتونات تسمى بإشعة قاما ( 7 ) .

معادلة الإنحلال :

حيث :

+

ZX4.

= النواة في حالة إثارة .

= النواة في حالة إستقرار ( المستوى الأرضي).

مثال إنكهلال اليورانيوم 235 المثار وتحوله إلى حالة الإستقرار :

+

γ

92

235

U

قانون طاقة أشعة قاما : ط ( قاما) = هـ × ذ

=

92

235*

ط (الإثارة) - ط (الأرضي)

{ 13 )

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

التغيرات التي تطرأ على نواة العنصر المشع عند إنطلاقها منه :

•

تتحول نواة العنصر من حالة الإثارة إلى حالة الإستقرار

. شكلها يبين ذلك :

γ

0118404459

خصائص أشعة قاما :

1 عالية الطاقة

نواة مستقرة نواة مثارة

2 عالية التردد 3/قصيرة الطول الموجي 4/ تسير بسرعة الضوء

5 ترى بالعين المجرة

•

6 لا تتأثر بالمجالات الكهربية والمغنطيسية

7/ لها قدرة نفاذ أكبر بكثير من كل الجسيمات ألفا وبيتا لذلك تشكل خطراً على الكائنات الحية.

الفرق بينها وبين الأشعة السينية :

الأشعة السينية أشعة ذرية بينما أشعة قاما أشعة نووية .

طاقة الربط النووي ( ط ) : هي ت

تلك الطاقة اللازمة لربط مكونات النواة مع بعضها البعض توليدها : وجد العلماء أن كتلة النواة أقل من مجموع كتلة مكوناتها من برتونات ونيوترونات مما يعني أن جزءاً من الكتلة استنفذ في ربط مكونات النواة مع بعضها البعض وتسمى طاقة الربط النووي لذك تتماسك مكونات النواة بالرغم من وجود قوة التنافر الكهربي

قانونها : حدد انشتاين أن الطاقة الناتجة من الكتلة المتجمدة تحسب بالعلاقة الآتية :

الطاقة الناتجة من الكتلة المتجمدة ( ط ) الكتلة ( ك ) × مربع سرعة الضوء ( عـ 2 )

طاقة الربط اذا كانت الكتل معطى بوحدة الكيلوجرام :

ك × عـ

= 2

[ عدم

× عـ 2 × كp + عدم × كn - ك ع ]




: ط = طاق

النووي وتقاس بالجول

/ الثانية

ك = الكتلة المهدرة ( الفرق بين كتلة النواة وكتلة مكوناتها ) وتقاس بالكجم .

كم = كتلة البروتون بوحدة الكجم

6

كn = كتلة النيوترون بوحدة الكجم

كع = كتلة النواة عملياً بوحدة الكجم ع = سرعة الضوء وتقاس بالمتر/ الثانية

الكافي في الفيزياء

{ 14 )

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

طاقة الربط اذا كانت الكتل معطى بوحدة الكتل الذرية :

0118404459 :

-

ويكتب رمزياً :

=

[ عدم

× كp + عدم × كn - كع ] × 931 × 10 6

"

عدم = عدد النيوترونات في النواة

حيث : ط = طاقة الربط النووي وبوحدة الإلكترون فولت

عدم = عدد البرتونات في النواة

ك p = كتلة البروتون بوحدة ( و . ك . ذ ) كn = كتلة النيوترون بوحدة ( و . ك . ذ )

كع = كتلة النواة عملياً بوحدة ( و . ك . ذ)

طاقة الربط اذا كانت الكتل معطى بوحدة الإلكترون فولت :

مثال ( 1 ) :

=

ك

2

أحسب طاقة الربط النووي لنواة ذرة الديوتيريوم ( الهيليوم ) H إذا كانت :

1

كتلة البروتون

كتلة النيوترون

1.007595 × 931 × 10 6 إ . ف

1.008987 × 931 × 10 6 إ . ف

كتلة الديوتيريوم = 2.014102 × 931 × 10 6 إ . ف

طاقة الربط = [ كتلة البرتوانات + كتلة النيوترونات - كتلة النواة ] × 931 × 10 6

طاقة الربط = [ 1.007595 + 1.008987 – 2.014102 ] × 931 × 10 6 طاقة الربط = 2.30888 × 10 6 إ . ف

مثال ( 2 ) :

أحسب طاقة الربط النووي لنواة ذرة الهايدروجين كتلة البروتون 1.007595 وحدة الكتل الذرية

=

كتلة النيوترون = 1.008987 وحدة الكتل الذرية كتلة الديوتيريوم = 2.014102 وحدة الكتل الذرية

Ĥ

H إذا كانت :

1

[ عدم × كp + عدم × كn - ك ع ] × 931 × 10 6

طاقة الربط = [ 1.007595 × 1 +

طاقة الربط = 2.30888 × 10 6 ف

•

6 10 × 931 × [ 2.014102

1 × 1.008987

.

{ 15 )

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

التفاعل النووي :

0118404459 :

-

أنواع التفاعل النووي : 1/ الإنشطار النووي 2/ الإندماج النووي .

الإنشطار النووي :

تعريفه : هو عملية إنشطار نواة ذرة إلى نواتين أو أكثر

.

مثال لنواة يحدث فيها : نواة اليورانيوم ذات العدد الكتلي 235

القذيفة النووية المستخدمة : هي النيوترون ) ويفضل النيوترون لأنه لا يحمل شحنة كهربية ) .

مثال

يورانيوم (235) + نيوترون - باريوم + كريبتون + 3 نيوترونات + طاقة

92

طاقة + Ba 141 + 36 Kr 2 + 3n 56

نواتجه : اربعة نواتج :

235 9202

+

n

1 نواة الباريوم /2/ نواة الكربتون /3 ثلاثة نيوترونات 4 طاقة نووية عالية . النيوترونات الثلاثة عندما تمتص بواسطة 3 ذرات يورنيوم اخرى فإنها تنشطر بدورها فتخرج منها 9 نيوترونات وتلاقي هذه النيوترونات 9 ذرات يورانيوم اخرى فتنشطر فتخرج منها 27 نيوترون وهكذا تتضاعف ذرات اليورانيوم المنشطرة تلقائياً بما يسمى بالتفاعل المتسلسل

التفاعل المتسلسل :

هو

التفاعل الذي تتضاعف فيه ذرات اليورانيوم المنشطره تلقائياً دون بذل طاقة غير التي تبدأ

التفاعل

شكل التفاعل المتسلسل :

نيوترونات

نيوترون بطئ

.

U

S

U U).

*

٥٠ (LI U

الشكل (114) : التفاعل النووي المتسلسل في اليورانيوم 235

تطبيقات الإنشطار النووي المتسلسل : 1 القنبلة الذرية 2 المفاعل النووي القنبلة الذرية : هي عدة كيلوجرامات من عنصر اليورانيوم ( 235 ) على هيئة نصفي كرة على أن يكون كل نصف غير قابل للإنفجار وهو منفصل عن الآخر ، ( لأن كتلة أي منهما لا تبلغ الكتلة الحرجة الضرورية لإنفجار اليوارنيوم )

{ 16 }

الكافي في .

الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

0118404459

الكتلة الحرجة : هي أقل كتلة للمادة القابلة للإنشطار تجعل التفاعل الإنشطاري متسلسلاً .

صناعة القنبلة الذرية ليست بالبساطة التي ذكرناها ! وذلك لأن اليورنيوم 235 الداخل في صناعتها لا يوجد في الطبيعة إلا بكميات ضئيلة وحتى هذه توجد مختلطة بيوارنيوم 238 ألأكثر وفرة ولفصلهما يستخدم أجهزة طرد مركزية سريعة جداً.

المفاعل النووي :

هو جهاز يعمل على تحويل الطاقة النووية إلى حرارية إلى حركية إلى كهربية .

شكله :

نظام التحكم

مبادل حراري

قضبان التحكم

بخار متجه إلى التوربين. ماء العودة

قضان

الوقود

ماء ثقيل

الشكل (124) : المفاعل النووي

تركيب المفاعل النووي :

1 قطبان الوقود ( مادة الوقود النووي ) :

وهي المادة المشعة القابلة للإنشطار والتي يحدث بها التفاعل الإنشطاري المتسلسل – وهو عادة اليورانيوم 238 ويتم تخصيبه بنسبة من اليورانيوم 235

2/ قطبان التحكم :

هي

قطبان اسطوانية من مادة الكاديوم أو البورون أو الكوبالت تمتاز بأنها ذات قابلية عالية على إمتصاص النيوترونات و تعمل على إبطاء أو إيقاف التفاعل المتسلسل ويتم إدخال وإخراج قطبان

التحكم إلى جسم المفاعل عن طريق آلات تسمى نظام التحكم

2 ماء ثقيل : يعمل على :

تهدئة النيوترونات السريعة الناتجة من التفاعل المتسلسل

.ii

.iii

.iv

عند تشغيل مضخة الماء الثقيل يتم نقل الطاقة الحرارية إلى المبادل الحراري

يقوم بتبريد قلب المفاعل

.

مبخر للماء العادي الذي يحيط بالغلاية .




14

الحراري : يتم في المبادل الحراري تبخير الماء العادي ويندفع

الناتج

التوربينات .

{ 17 }

الكافي في الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

5/ الدرع الواقي :

0118404459

هي طبقة سميكة من المعدن أو الخرسانة المسلحة وتعمل كدرع واق يمنع تسرب الإشعاعات النووية

الضارة بالبشر والبيئة إلى خارج المفاعل

.

الإندماج النووي :

هو إندماج نواتين أو عدة أنوية خفيفة لإنتاج نواة ثقلية ، كتلتها أقل من مجموع كتل هذه الأنوية نتيجة لتحول جزء من هذه الكتل إلى طاقة لربط مكونات النواه .

تطبيقات الإندماج النووي :

1 الطاقة الصادرة من الشمس والنجوم بفعل الإندماج النووي لإنوية الهيدوجين ، حيث تندمج نواتي هيدورجين لتنتج نواة الهيليوم وكمية من الطاقة، وفق المعادلة :

طاقة نووية +

2 القنبلة الهيدروجينية :

4

→He

ضغط عالي

2 ودراجة حرارة عالية

2

2

H

+

H

1

هي قنبلة وقودها الهيدروجين ولتفجير القنبلة نعمل على رفع درجة حرارة الهيدروجين لدرجة حرارة

عالية تمكن هذه النوى من الإندماج .

مزايا الإندماج النووي :

إنتاج الطاقة بلإندماج النووي أقل خطراً من إنتاج الطاقة من الإنشطار النووي بسبب عدم وجود

إشعاعات نووية في طاقة الإندماج النووي

·

مقارنة بين الإنشطار النووي و الإندماج النووي :

الإنشطار النووي

1- يحدث في الإنوية الثقيلة 2- الطاقة النووية الناتجة عنه كبيرة ومصحوبة بإشعاع نووي ضار

3- يمكن السيطرة عليه

الإندماج النووي

1- يحدث في الإنوية الخفيفة . 2- الطاقة النووية الناتجة عنه كبيرة جداً

وغير مصحوبة بإشعاع نووي ضار

3- لا يمكن السيطرة عليه

4- تستخدم الطاقة الناتجة منه في الأغراض 4- تستخدم الطاقة الناتجة منه في الأغراض

السلمية والحربية .

5- لحدوثه يحتاج لقذيفة مناسبة .

الحربية فقط

.

5- لحدوثة يحتاج إلى ظروف مناسبة


الموجات الكهرمغنطيسية

الاتصالات

هي مجال كهربي في شكل موجات يتعامد عليه مجال مغنطيسي في شكل موجات ايضاً .

شكلها :

توليدها :

شدة المجال الكهربي

شدة المجال المغناطيسي

تتولد نتيجة لتذبذب الإلكترونات في الموصلات الكهربية عند مرور تيار كهربي عليها فإن التيار يولد حوله مجال مغنطيسي متذبذب والمجال المغنطيسي بدورة يولد مجال كهربي متذبذب والمجال الكهربي يولد مجال مغنطيسي بجواره وهكذا

سلك

الكترون منفيذب

خصائصها :

الشكل (134) : تولد الموجات الكهرومغنطيسية .

1 تنتشر في الفراغ بسرعة الضوء وتقل سرعتها عند مرورها عبر الأوساط المادية .

2 لا تتأثر بالمجالات .

3 تقل طاقتها كلما ابتعدت عن مناطق بثها

4 تخضع وخصائص الموجات من الإنكسار والإنعكاس والحيود والتداخل

5 تخضع للقانون العام للموجات )

ع =

×ذ ).

أقسام الموجات الكهرومغانطيسية ) تنازلياً حسب التردد وتصاعدياً حسب الطول الموجي ) :

1- أشعة قاما -2 أشعة X ( الأشعة السينية ) -3- الأشعة فوق البنفسجية 4- الضوء الأبيض 5 - الأشعة تحت الحمراء 6- موجات الراديو

{ 19 )

الكافي في

الفيزياء

إعداد الأستاذ: محمد ميرغني الطاهر

أشعة قاما :

-

0118404459

:

ترددها كبير جداً - طولها الموجي صغير جداً - لها مقدرة عالية على النفاذ في المواد من أضرارها تسبب : -1 أمراض السلطان . 2- التشوهات الجينية الأشعة السينية ( X ) :

طولها الموجي يساوي تقريباً قطر النواة ، لها مقدرة عالية على النفاذ في المواد

من فوائدها تستخدم في

1- تصوير الكسور 2- التشخيص الطبي

من أضرارها : ذا تعرض لها الإنسان لفترات طولية ( تسبب العقم

الأشعة فوق البنفسجية : تكمن خطورتها في ثقب الأوزونالذي سمح بنفاذها للأرض

توجد بكثرة في لحام الكهرباء لذلك تستخدم نظارات للحماية منها ضارة بالعيون والجلد وتسبب : 1- عمى الثلج 2 - مرض السحائي

موجات الضوء المرئي (الأبيض) : يمثل الجزء الوحيد من الطيف الكهرومغنطيسي الذي يراه الإنسان

ويحس به

.

يوجد في منتصف الطيف الكهرومغنطيسي يتكون من سبعة ألون مرئية ابتدءً من اللون البنفسجي إلى اللون الأحمر

الأشعة تحت الحمراء :

هي الجذء الثاني من الطيف الذي يحسه الإنسان

6

، لها قدرة على نقل الحرارة

تستخدم في الآتي : 1- التصوير في الظلام . 2- أجهزة التحكم عن بعد

موجات الرادار (الميكروويف ( تسمى بالموجات المتناهية القصر :

تعمل في مدارها محطات التلفزيون والازاعة FM




تعمل في مدارها محطات التلفزيون والإزاعة FM تستخدم المتناهية القصر في :

1 الإتصالات مع الأقمار الإصطناعية . -2 تحديد موقع وإرتفاع وسرعة الطائرات

موجات الراديو القصيرة :

تستخدم بكثرة في محطات الإذاعة

6

يصل إرسالها لمسافات بعيدة ليلاً ونهاراً .

.

موجات الراديو المتوسطة :

هي

المدى الأكثر إستخداماً في الإذاعة ، يصل إرسالها لمسافات بعيدة في الليل فقط

موجات الراديو الطويلة :

تستخدم نادراً في محطات الإذاعة و لا تستخدم إلا في دول قليلة ، إرسالها يصل لمسافات قصيرة