परमाणुओं के नाभिक दृढ़ता से बंधे हुए सिस्टम हैं एक बड़ी संख्या मेंनाभिक
नाभिक को उसके घटक भागों में पूर्ण रूप से विभाजित करने और एक दूसरे से बड़ी दूरी पर उन्हें हटाने के लिए, एक निश्चित मात्रा में कार्य A खर्च करना आवश्यक है।

बंधन ऊर्जा उस कार्य के बराबर ऊर्जा है जो नाभिक को मुक्त नाभिकों में विभाजित करने के लिए किया जाना चाहिए।

ई बांड = - ए

संरक्षण के नियम के अनुसार, बंधन ऊर्जा एक साथ उस ऊर्जा के बराबर होती है जो अलग-अलग मुक्त नाभिकों से नाभिक के निर्माण के दौरान निकलती है।

विशिष्ट बाध्यकारी ऊर्जा

यह प्रति न्यूक्लियॉन बाध्यकारी ऊर्जा है।

सबसे हल्के नाभिक को छोड़कर, विशिष्ट बंधन ऊर्जा लगभग स्थिर और 8 MeV/न्यूक्लियॉन के बराबर होती है। 50 से 60 तक द्रव्यमान संख्या वाले तत्वों में अधिकतम विशिष्ट बाध्यकारी ऊर्जा (8.6 MeV/न्यूक्लियॉन) होती है। इन तत्वों के नाभिक सबसे स्थिर होते हैं।

जैसे ही नाभिक न्यूट्रॉन के साथ अतिभारित होते हैं, विशिष्ट बाध्यकारी ऊर्जा कम हो जाती है।
आवर्त सारणी के अंत में तत्वों के लिए, यह 7.6 MeV/न्यूक्लियॉन (उदाहरण के लिए, यूरेनियम के लिए) के बराबर है।

परमाणु विखंडन या संलयन के परिणामस्वरूप ऊर्जा का विमोचन

नाभिक को विभाजित करने के लिए, परमाणु बलों पर काबू पाने के लिए एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा खर्च करना आवश्यक है।
अलग-अलग कणों से एक नाभिक को संश्लेषित करने के लिए, कूलम्ब प्रतिकारक बलों को दूर करना आवश्यक है (इसके लिए, इन कणों को उच्च गति तक तेज करने के लिए ऊर्जा खर्च की जानी चाहिए)।
अर्थात्, नाभिक के विभाजन या नाभिक के संलयन को करने के लिए, कुछ ऊर्जा खर्च करनी होगी।

कम दूरी पर परमाणु संलयन के दौरान, परमाणु बल नाभिक पर कार्य करना शुरू कर देते हैं, जो उन्हें त्वरण के साथ आगे बढ़ने के लिए प्रेरित करते हैं।
त्वरित न्यूक्लियॉन गामा क्वांटा उत्सर्जित करते हैं, जिसमें बाध्यकारी ऊर्जा के बराबर ऊर्जा होती है।

परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया या संलयन के उत्पादन में, ऊर्जा निकलती है।

परमाणु विखंडन या परमाणु संश्लेषण को अंजाम देना समझ में आता है, यदि परिणामी हो, अर्थात। विभाजन या संलयन के परिणामस्वरूप निकलने वाली ऊर्जा खर्च की गई ऊर्जा से अधिक होगी
ग्राफ के अनुसार, ऊर्जा में लाभ या तो भारी नाभिक के विखंडन (विभाजन) द्वारा, या हल्के नाभिक के संलयन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जो व्यवहार में किया जाता है।

सामूहिक दोष

नाभिक के द्रव्यमान के मापन से पता चलता है कि नाभिक का द्रव्यमान (Mn) हमेशा मुक्त न्यूट्रॉन और इसे बनाने वाले प्रोटॉन के बाकी द्रव्यमान के योग से कम होता है।

नाभिकीय विखंडन के दौरान: नाभिक का द्रव्यमान हमेशा मुक्त कणों के शेष द्रव्यमान के योग से कम होता है।

नाभिक के संश्लेषण में: गठित नाभिक का द्रव्यमान हमेशा इसे बनाने वाले मुक्त कणों के शेष द्रव्यमान के योग से कम होता है।

द्रव्यमान दोष एक परमाणु नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा का एक उपाय है।

द्रव्यमान दोष मुक्त अवस्था में नाभिक के सभी नाभिकों के कुल द्रव्यमान और नाभिक के द्रव्यमान के बीच के अंतर के बराबर होता है:

जहां मिमी नाभिक का द्रव्यमान है (संदर्भ पुस्तक से)
Z नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या है
mp एक मुक्त प्रोटॉन का शेष द्रव्यमान है (हैंडबुक से)
N नाभिक में न्यूट्रॉनों की संख्या है
mn मुक्त न्यूट्रॉन का शेष द्रव्यमान है (हैंडबुक से)

नाभिक के निर्माण के दौरान द्रव्यमान में कमी का अर्थ है कि नाभिकीय निकाय की ऊर्जा कम हो जाती है।

न्यूक्लियस बाइंडिंग एनर्जी कैलकुलेशन

नाभिकीय बंधन ऊर्जा संख्यात्मक रूप से उस कार्य के बराबर होती है जिसे नाभिक को अलग-अलग नाभिकों में विभाजित करने के लिए खर्च किया जाना चाहिए, या नाभिक से नाभिक के संश्लेषण के दौरान जारी ऊर्जा।
परमाणु बंधन ऊर्जा का माप द्रव्यमान दोष है।

एक नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा की गणना करने का सूत्र आइंस्टीन का सूत्र है:
यदि कणों की कोई प्रणाली है जिसमें द्रव्यमान है, तो इस प्रणाली की ऊर्जा में परिवर्तन से इसके द्रव्यमान में परिवर्तन होता है।

यहाँ, नाभिक की बंधन ऊर्जा को द्रव्यमान दोष के गुणनफल और प्रकाश की गति के वर्ग के रूप में व्यक्त किया जाता है।

परमाणु भौतिकी में, कणों का द्रव्यमान परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (एएमयू) में व्यक्त किया जाता है।

परमाणु भौतिकी में, यह इलेक्ट्रॉनवोल्ट (ईवी) में ऊर्जा व्यक्त करने के लिए प्रथागत है:

आइए 1 बजे के पत्राचार की गणना करें। इलेक्ट्रॉन वोल्ट:

अब बाध्यकारी ऊर्जा (इलेक्ट्रॉनवोल्ट में) के लिए गणना सूत्र इस तरह दिखेगा:

एक हीलियम परमाणु (He) के नाभिक की बंधन ऊर्जा की गणना का उदाहरण

>

परमाणुओं के नाभिक बड़ी संख्या में नाभिकों की दृढ़ता से बंधे हुए तंत्र होते हैं। नाभिक को उसके घटक भागों में पूरी तरह से विभाजित करने और उन्हें एक दूसरे से लंबी दूरी पर हटाने के लिए, एक निश्चित कार्य करना आवश्यक है ए। बाध्यकारी ऊर्जा उस कार्य के बराबर ऊर्जा है जिसे नाभिक को मुक्त नाभिक में विभाजित करने के लिए किया जाना चाहिए। ई बांड = - ए संरक्षण के नियम के अनुसार, बाध्यकारी ऊर्जा एक साथ अलग-अलग मुक्त नाभिकों से एक नाभिक के गठन के दौरान जारी ऊर्जा के बराबर होती है। विशिष्ट बाध्यकारी ऊर्जाप्रति न्यूक्लियॉन बाध्यकारी ऊर्जा है।

दोष द्रव्यमान-नाभिक के द्रव्यमान के मापन से पता चलता है कि नाभिक का द्रव्यमान (Mn) हमेशा मुक्त न्यूट्रॉन और इसे बनाने वाले प्रोटॉन के बाकी द्रव्यमान के योग से कम होता है। नाभिकीय विखंडन के दौरान: नाभिक का द्रव्यमान हमेशा मुक्त कणों के शेष द्रव्यमान के योग से कम होता है। नाभिक के संश्लेषण में: गठित नाभिक का द्रव्यमान हमेशा इसे बनाने वाले मुक्त कणों के शेष द्रव्यमान के योग से कम होता है।

द्रव्यमान दोष एक परमाणु नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा का एक उपाय है। द्रव्यमान दोष मुक्त अवस्था में नाभिक के सभी नाभिकों के कुल द्रव्यमान और नाभिक के द्रव्यमान के बीच के अंतर के बराबर होता है:

जहाँ Mn नाभिक का द्रव्यमान है (हैंडबुक से) Z नाभिक में प्रोटॉन की संख्या है mp एक मुक्त प्रोटॉन का शेष द्रव्यमान है (हैंडबुक से) N नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या है mn शेष द्रव्यमान है एक मुक्त न्यूट्रॉन (हैंडबुक से) यह न्यूक्लियॉन की प्रणाली की ऊर्जा को कम करता है।

परमाणु नाभिक- परमाणु का मध्य भाग, जिसमें इसका मुख्य द्रव्यमान (99.9% से अधिक) केंद्रित होता है। नाभिक धनात्मक रूप से आवेशित होता है, नाभिक का आवेश उस रासायनिक तत्व को निर्धारित करता है जिसे परमाणु सौंपा गया है। विभिन्न परमाणुओं के नाभिक के आयाम कई स्त्रीमापी होते हैं, जो स्वयं परमाणु के आकार से 10 हजार गुना से भी अधिक छोटे होते हैं।

परमाणु भौतिकी द्वारा परमाणु नाभिक का अध्ययन किया जाता है।

परमाणु नाभिक में न्यूक्लियॉन होते हैं - सकारात्मक चार्ज प्रोटॉन और तटस्थ न्यूट्रॉन, जो एक मजबूत बातचीत से जुड़े होते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का अपना कोणीय संवेग (स्पिन) [SN1] के बराबर होता है और इससे जुड़ा एक चुंबकीय क्षण होता है।

परमाणु नाभिक, जिसे एक निश्चित संख्या में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के साथ कणों के एक वर्ग के रूप में माना जाता है, को आमतौर पर कहा जाता है न्यूक्लाइड.

नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या को इसकी आवेश संख्या कहा जाता है - यह संख्या आवर्त सारणी में उस तत्व की क्रम संख्या के बराबर होती है जिससे परमाणु संबंधित होता है। नाभिक में प्रोटॉन की संख्या एक तटस्थ परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल की संरचना और इस प्रकार संबंधित तत्व के रासायनिक गुणों को निर्धारित करती है। किसी नाभिक में न्यूट्रॉनों की संख्या कहलाती है समस्थानिक संख्या. समान संख्या में प्रोटॉन और विभिन्न संख्या में न्यूट्रॉन वाले नाभिक को समस्थानिक कहा जाता है। न्यूट्रॉन की संख्या समान लेकिन प्रोटॉन की अलग-अलग संख्या वाले नाभिक को आइसोटोन कहा जाता है। आइसोटोप और आइसोटोन शब्द का उपयोग संकेतित नाभिक वाले परमाणुओं के साथ-साथ एक रासायनिक तत्व की गैर-रासायनिक किस्मों को चिह्नित करने के लिए भी किया जाता है। एक नाभिक में न्यूक्लियंस की कुल संख्या को इसकी द्रव्यमान संख्या () कहा जाता है और यह आवर्त सारणी में दर्शाए गए परमाणु के औसत द्रव्यमान के लगभग बराबर होता है। समान द्रव्यमान संख्या लेकिन विभिन्न प्रोटॉन-न्यूट्रॉन संरचना वाले न्यूक्लाइड को आइसोबार कहा जाता है।

किसी भी क्वांटम प्रणाली की तरह, नाभिक एक मेटास्टेबल उत्तेजित अवस्था में हो सकता है, और कुछ मामलों में ऐसी अवस्था के जीवनकाल की गणना वर्षों में की जाती है। नाभिक की ऐसी उत्तेजित अवस्थाओं को नाभिकीय समावयवी कहते हैं।

22. दो धातुओं का संपर्क। थर्मोइलेक्ट्रिक घटना। थर्मोइलेक्ट्रिक घटना

धातुओं और अर्धचालकों में थर्मल और विद्युत प्रक्रियाओं के बीच संबंधों के कारण होने वाली भौतिक घटनाओं का एक समूह। टी मैं सीबेक, पेल्टियर और थॉमसन प्रभाव हैं। सीबेक प्रभाव यह है कि अलग-अलग कंडक्टरों से युक्त एक बंद सर्किट में, एक ईएमएफ (थर्मोपावर) तब होता है जब संपर्क बिंदुओं को अलग-अलग तापमान पर बनाए रखा जाता है। सरलतम स्थिति में, जब एक विद्युत परिपथ में दो अलग-अलग चालक होते हैं, तो इसे कहते हैं थर्मोएलेमेंटओम , या थर्मोकपल (देखें थर्मोकपल) थर्मोपावर का मूल्य केवल गर्म के तापमान पर निर्भर करता है टी 1 और ठंडा टी 2 संपर्क और कंडक्टरों की सामग्री से। एक छोटे से तापमान रेंज में, थर्मोपावर इअंतर के समानुपाती माना जा सकता है ( टी 1 – टी 2), अर्थात् इ= α (टी 1 –टी 2))। गुणक α जोड़ी की थर्मोइलेक्ट्रिक पावर (थर्मोफोर्स, थर्मोपावर गुणांक, या विशिष्ट थर्मोपावर) कहा जाता है। यह कंडक्टरों की सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है, लेकिन यह तापमान सीमा पर भी निर्भर करता है; कुछ मामलों में, α तापमान के साथ संकेत बदलता है। तालिका 0-100 डिग्री सेल्सियस (सकारात्मक संकेत) के तापमान सीमा के लिए पीबी के संबंध में कुछ धातुओं और मिश्र धातुओं के लिए मूल्यों को दिखाती है α उन धातुओं को जिम्मेदार ठहराया जाता है जिनमें एक गर्म जंक्शन से करंट प्रवाहित होता है)। हालांकि, तालिका में दिए गए आंकड़े मनमाने हैं, क्योंकि सामग्री की थर्मोइलेक्ट्रिक शक्ति सूक्ष्म मात्रा में अशुद्धियों (कभी-कभी रासायनिक विश्लेषण की संवेदनशीलता से परे होती है), क्रिस्टल अनाज के उन्मुखीकरण के लिए, और थर्मल या यहां तक ​​​​कि ठंडे प्रसंस्करण के प्रति संवेदनशील होती है। सामग्री का। संरचना द्वारा सामग्री को अस्वीकार करने की विधि थर्मोइलेक्ट्रिक पावर की इस संपत्ति पर आधारित है। इसी कारण से, तापमान अंतर की उपस्थिति में एक ही सामग्री से युक्त सर्किट में थर्मोइलेक्ट्रिक पावर उत्पन्न हो सकती है, अगर सर्किट के विभिन्न हिस्सों को अलग-अलग तकनीकी संचालन के अधीन किया गया हो। दूसरी ओर, एक थर्मोकपल का इलेक्ट्रोमोटिव बल तब नहीं बदलता है जब किसी भी अन्य सामग्री को श्रृंखला में सर्किट से जोड़ा जाता है, यदि इस मामले में दिखाई देने वाले अतिरिक्त संपर्क बिंदु समान तापमान पर बनाए रखे जाते हैं।

यदि धातुओं को संपर्क में लाया जाता है (उनके बीच संपर्क बनाएं), तो संपर्क के बिंदु पर चालन इलेक्ट्रॉन एक कंडक्टर से दूसरे कंडक्टर में जा सकते हैं। फर्मी ऊर्जा में वृद्धि के साथ कार्य फलन घटता है। धातु-धातु संक्रमण में घटना को समझने के लिए, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि फर्मी ऊर्जा चालन बैंड में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है - इलेक्ट्रॉन एकाग्रता जितनी अधिक होगी, फर्मी ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। इसका मतलब यह है कि "धातु-धातु" इंटरफ़ेस पर एक संक्रमण के गठन के दौरान, इंटरफ़ेस के विभिन्न पक्षों पर मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता भिन्न होती है - यह धातु की तरफ से अधिक होती है (1) उच्च फर्मी ऊर्जा के साथ। धातुओं के बीच अंतरापृष्ठ के निकट एक निश्चित क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन सांद्रता में परिवर्तन होता है, जिसे संक्रमण परत कहा जाता है (चित्र 8.7.3)। संक्रमण के समय विद्युत क्षेत्र की क्षमता में परिवर्तन चित्र 8.7.4 में दिखाया गया है। संक्रमण के गठन की प्रक्रिया में, सीमा पर धातुओं में फर्मी ऊर्जा बदल जाती है। उच्च फर्मी ऊर्जा वाली धातु धनावेशित हो जाती है और इसलिए उस धातु का कार्य फलन बढ़ जाता है

21. अर्धचालकों की आंतरिक और अशुद्धता चालकता। पी-प्रकार और एन-प्रकार चालकता। दो अर्धचालकों का P-n संपर्क। आंतरिक अर्धचालकों में, बांड के टूटने पर दिखाई देने वाले इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की संख्या समान होती है, अर्थात। आंतरिक अर्धचालकों की चालकता समान रूप से मुक्त इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों द्वारा प्रदान की जाती है। अशुद्धता अर्धचालकों की चालकता। यदि अपने स्वयं के अर्धचालक की तुलना में अधिक वैलेंस वाली अशुद्धता को अर्धचालक में पेश किया जाता है, तो एक दाता अर्धचालक बनता है। (उदाहरण के लिए, जब पेंटावैलेंट आर्सेनिक को सिलिकॉन क्रिस्टल में पेश किया जाता है। पांच वैलेंस में से एक आर्सेनिक के इलेक्ट्रॉन मुक्त रहते हैं)। एक दाता अर्धचालक में, इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक होते हैं और छिद्र अल्पसंख्यक आवेश वाहक होते हैं। ऐसे अर्धचालकों को n-प्रकार के अर्धचालक कहा जाता है, और चालकता इलेक्ट्रॉनिक होती है। यदि अर्धचालक में अपने स्वयं के अर्धचालक की तुलना में कम संयोजकता वाली अशुद्धता को पेश किया जाता है, तो एक स्वीकर्ता अर्धचालक बनता है। (उदाहरण के लिए, जब त्रिकोणीय इंडियम को एक सिलिकॉन क्रिस्टल में पेश किया जाता है। प्रत्येक इंडियम परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की कमी होती है, जो पड़ोसी सिलिकॉन परमाणुओं में से एक के साथ एक जोड़ी-इलेक्ट्रॉन बंधन बनाता है। इनमें से प्रत्येक अधूरा बंधन एक छेद है)। स्वीकर्ता अर्धचालकों में, छिद्र बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं और इलेक्ट्रॉन अल्पांश आवेश वाहक होते हैं। ऐसे अर्धचालकों को पी-प्रकार के अर्धचालक कहा जाता है, और चालकता छिद्र है। पंचसंयोजी अशुद्धता के परमाणु कहलाते हैं दाता:वे मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या में वृद्धि करते हैं। ऐसी अशुद्धता का प्रत्येक परमाणु एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन जोड़ता है। इस मामले में, कोई अतिरिक्त छेद नहीं बनते हैं। अर्धचालक संरचना में अशुद्धता परमाणु एक स्थिर धन आवेशित आयन में बदल जाता है। अर्धचालक की चालकता अब मुख्य रूप से मुक्त अशुद्धता इलेक्ट्रॉनों की संख्या से निर्धारित होगी। सामान्य तौर पर, इस प्रकार के चालन को चालन कहा जाता है। एन-प्रकार, और अर्धचालक स्वयं अर्धचालक है एन-प्रकार। जब एक त्रिसंयोजक अशुद्धता पेश की जाती है, तो अर्धचालक के वैलेंस बॉन्ड में से एक अधूरा हो जाता है, जो एक छेद के गठन और एक स्थिर नकारात्मक रूप से चार्ज अशुद्धता आयन के बराबर होता है। इस प्रकार, इस मामले में, छिद्रों की एकाग्रता बढ़ जाती है। इस प्रकार की अशुद्धियों को कहा जाता है स्वीकारकर्ताओंऔर, और एक स्वीकर्ता अशुद्धता की शुरूआत के कारण चालकता को चालकता कहा जाता है आर-प्रकार। इस प्रकार के अर्धचालक को अर्धचालक कहा जाता है। आर-प्रकार।

20. ठोस का क्षेत्र सिद्धांत। धातु, डाइलेक्ट्रिक्स और अर्धचालक।

ठोस का क्षेत्र सिद्धांत- एक ठोस शरीर में इलेक्ट्रॉनों की गति का क्वांटम यांत्रिक सिद्धांत।

क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, मुक्त इलेक्ट्रॉनों में कोई भी ऊर्जा हो सकती है - उनका ऊर्जा स्पेक्ट्रम निरंतर होता है। पृथक परमाणुओं से संबंधित इलेक्ट्रॉनों में कुछ असतत ऊर्जा मूल्य होते हैं। एक ठोस शरीर में, इलेक्ट्रॉनों का ऊर्जा स्पेक्ट्रम काफी भिन्न होता है; इसमें अलग-अलग अनुमत ऊर्जा बैंड होते हैं जिन्हें निषिद्ध ऊर्जा के बैंड द्वारा अलग किया जाता है।

ढांकता हुआ(इन्सुलेटर) - एक पदार्थ जो व्यावहारिक रूप से विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करता है। परावैद्युत में मुक्त आवेश वाहकों की सांद्रता 108 सेमी-3 से अधिक नहीं होती है। एक ढांकता हुआ की मुख्य संपत्ति बाहरी विद्युत क्षेत्र में ध्रुवीकरण करने की क्षमता है। एक ठोस शरीर के बैंड सिद्धांत के दृष्टिकोण से, एक ढांकता हुआ एक पदार्थ होता है जिसमें बैंड गैप 3 eV से अधिक होता है। अर्धचालक - एक अर्धचालक केवल एक ढांकता हुआ से भिन्न होता है कि चालन बैंड से वैलेंस बैंड को अलग करने वाले बैंड गैप की चौड़ाई बहुत छोटी (दसियों बार) होती है। पर टी= 0, अर्धचालक में वैलेंस बैंड, जैसा कि एक ढांकता हुआ होता है, पूरी तरह से भर जाता है, और वर्तमान नमूने के माध्यम से प्रवाहित नहीं हो सकता है। लेकिन इस तथ्य के कारण कि ऊर्जा Δ छोटी है, तापमान में मामूली वृद्धि के साथ भी, कुछ इलेक्ट्रॉन कंडक्शन बैंड (चित्र 3) में जा सकते हैं। तब पदार्थ में विद्युत प्रवाह एक साथ दो "चैनलों" के माध्यम से संभव हो जाएगा।

सबसे पहले, चालन बैंड में, इलेक्ट्रॉन, विद्युत क्षेत्र में ऊर्जा प्राप्त करते हुए, उच्च ऊर्जा स्तरों पर चले जाते हैं। दूसरे, विद्युत प्रवाह में योगदान से आता है ... वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉनों द्वारा छोड़े गए खाली स्तर जो चालन बैंड में चले गए हैं। दरअसल, पाउली सिद्धांत किसी भी इलेक्ट्रॉन को वैलेंस बैंड में खाली स्तर पर कब्जा करने की अनुमति देता है। लेकिन, इस स्तर पर कब्जा करने के बाद, यह अपने स्तर को मुक्त छोड़ देता है, और इसी तरह। छेद, वर्तमान वाहक भी बन जाते हैं। छिद्रों की संख्या स्पष्ट रूप से चालन बैंड (तथाकथित .) में गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर है चालन इलेक्ट्रॉन), लेकिन छिद्रों का धनात्मक आवेश होता है क्योंकि छिद्र अनुपस्थित इलेक्ट्रॉन होता है।

धातु - धातुओं में इलेक्ट्रॉन अपने परमाणु मूल को पूरी तरह से "भूल जाते हैं", उनके स्तर एक बहुत विस्तृत क्षेत्र बनाते हैं। यह हमेशा केवल आंशिक रूप से भरा होता है (इलेक्ट्रॉनों की संख्या स्तरों की संख्या से कम होती है) और इसलिए इसे चालन बैंड (चित्र 6) कहा जा सकता है। यह स्पष्ट है कि धातुओं में, धारा शून्य तापमान पर भी प्रवाहित हो सकती है. इसके अलावा, क्वांटम यांत्रिकी की मदद से, कोई यह साबित कर सकता है कि आदर्श धातु(जिसकी जाली में कोई दोष न हो) at टी= 0 धारा बिना प्रतिरोध के प्रवाहित होनी चाहिए [ 2 ] !

दुर्भाग्य से, आदर्श क्रिस्टल मौजूद नहीं हैं, और शून्य तापमान तक नहीं पहुंचा जा सकता है। वास्तव में, इलेक्ट्रॉन कंपन करने वाले जाली परमाणुओं के साथ बातचीत करके ऊर्जा खो देते हैं, जिससे कि वास्तविक धातु का प्रतिरोध तापमान के साथ बढ़ता है(अर्धचालक प्रतिरोध के विपरीत)। लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि किसी भी तापमान पर धातु की विद्युत चालकता अर्धचालक की विद्युत चालकता से काफी अधिक होती है, क्योंकि धातु में बहुत अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं जो विद्युत प्रवाह का संचालन कर सकते हैं।

19. अणु। रासायनिक बन्ध। आणविक स्पेक्ट्रा। प्रकाश अवशोषण। सहज और मजबूर उत्सर्जन। ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर।

अणु- एक रासायनिक पदार्थ का सबसे छोटा कण, सहसंयोजक बंधों से जुड़े दो या दो से अधिक परमाणुओं से बना विद्युत रूप से तटस्थ कण।

रासायनिक बंध- यह इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान द्वारा किए गए दो परमाणुओं की परस्पर क्रिया है। शिक्षा पर रासायनिक बंधपरमाणु एक स्थिर आठ-इलेक्ट्रॉन (या दो-इलेक्ट्रॉन) बाहरी आवरण प्राप्त करते हैं, जो निकटतम अक्रिय गैस परमाणु की संरचना के अनुरूप होता है। निम्नलिखित प्रकार के रासायनिक बंधन हैं: सहसंयोजक(ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय; विनिमय और दाता-स्वीकर्ता), ईओण का, हाइड्रोजनतथा धातु का.

आणविक स्पेक्ट्रा- एक ही ऊर्जा से अणुओं के क्वांटम संक्रमण से उत्पन्न होने वाले अवशोषण, उत्सर्जन या प्रकीर्णन का स्पेक्ट्रा। दूसरे को बताता है। एमएस। अणु की संरचना, उसकी संरचना, रसायन की प्रकृति द्वारा निर्धारित किया जाता है। बाहरी के साथ संचार और बातचीत क्षेत्र (और, परिणामस्वरूप, आसपास के परमाणुओं और अणुओं के साथ)। नायब। विशेषता हैं एम. एस. दुर्लभ आणविक गैसें, जब दबाव द्वारा वर्णक्रमीय रेखाओं का कोई विस्तार नहीं होता है: ऐसे स्पेक्ट्रम में डॉपलर चौड़ाई वाली संकीर्ण रेखाएं होती हैं। अवशोषण स्वेता- ऑप्टिकल की तीव्रता को कम करना। to-l से गुजरने पर विकिरण। इसके साथ बातचीत के कारण पर्यावरण, जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश ऊर्जा अन्य प्रकार की ऊर्जा या ऑप्टिकल में गुजरती है। अन्य वर्णक्रमीय संरचना का विकिरण। मुख्य पी.एस. का नियम, तीव्रता को जोड़ता है मैंप्रकाश की एक किरण जो एक अवशोषित माध्यम की एक मोटाई के साथ एक परत के माध्यम से पारित हो गई है मैं तोघटना बीम तीव्रता मैं 0, बाउगर का नियम है बुलाया अवशोषण सूचकांक, और, एक नियम के रूप में, विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लिए अलग है। यह कानून प्रयोगात्मक रूप से पी। बौगुएर (पी। बौगुएर, 1729) द्वारा स्थापित किया गया था और बाद में सैद्धांतिक रूप से आई। लैम्बर्ट (जेएच लैम्बर्ट, 1760) द्वारा बहुत ही सरल मान्यताओं के तहत प्राप्त किया गया था। पदार्थ की किसी भी परत से गुजरते समय, प्रकाश प्रवाह की तीव्रता एक निश्चित अंश से कम हो जाती है, जो केवल परत की मोटाई पर निर्भर करती है मैं, अर्थात। डीआई / एल =

विकिरण प्रक्रिया विद्युत चुम्बकीय तरंगएक परमाणु दो प्रकार का हो सकता है: स्वतःस्फूर्त और मजबूर। स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन के दौरान, परमाणु पर बाहरी प्रभाव के बिना, एक परमाणु ऊपरी ऊर्जा स्तर से निचले स्तर तक स्वतः ही गुजरता है। किसी परमाणु का स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन केवल उसकी ऊपरी (उत्तेजित) अवस्था की अस्थिरता के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप परमाणु जल्दी या बाद में एक फोटॉन उत्सर्जित करके उत्तेजना ऊर्जा से मुक्त हो जाता है। विभिन्न परमाणु अनायास ही विकीर्ण हो जाते हैं, अर्थात्। एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से, और अलग-अलग दिशाओं में प्रचार करने वाले फोटॉन उत्पन्न करते हैं, ध्रुवीकरण के विभिन्न चरण और दिशाएं होती हैं। इसलिए, सहज उत्सर्जन असंगत है। विकिरण तब भी हो सकता है जब एक उत्तेजित परमाणु एक आवृत्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंग से प्रभावित होता है जो संबंध को संतुष्ट करता है hν=Em-En, जहां Em, और En परमाणु की क्वांटम अवस्थाओं की ऊर्जा हैं (आवृत्ति ν तब कहा जाता है गुंजयमान)। परिणामी विकिरण उत्तेजित होता है। प्रेरित उत्सर्जन के प्रत्येक कार्य में दो फोटॉन भाग लेते हैं। उनमें से एक, बाहरी स्रोत (विचाराधीन परमाणु के लिए एक बाहरी स्रोत भी एक पड़ोसी परमाणु हो सकता है) से फैलता है, परमाणु पर कार्य करता है, जिसके परिणामस्वरूप एक फोटॉन उत्सर्जित होता है। दोनों फोटॉनों में प्रसार और ध्रुवीकरण की समान दिशा होती है, साथ ही समान आवृत्तियां और चरण भी होते हैं। यही है, प्रेरित उत्सर्जन हमेशा मजबूर करने वाले के साथ सुसंगत होता है। केवल ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर (OQGs) या लेजर हैं

शक्तिशाली मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के स्रोत। के साथ प्रकाश प्रवर्धन का सिद्धांत

परमाणु प्रणालियों का उपयोग पहली बार 1940 में वी.ए. द्वारा प्रस्तावित किया गया था। फैब्रिकेंट।

हालांकि, एक ऑप्टिकल क्वांटम बनाने की संभावना की पुष्टि

जनरेटर केवल 1958 में Ch. Towns और A. Shavlov द्वारा के आधार पर दिया गया था

रेडियो रेंज में क्वांटम उपकरणों के विकास में उपलब्धियां। सबसे पहला

1960 में एक ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर का निर्माण किया गया था। यह एक ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर था जिसमें

रूबी क्रिस्टल एक कार्यशील पदार्थ के रूप में। एक उलटा बनाएँ

इसमें आबादी को तीन-स्तरीय पंपिंग की विधि द्वारा किया गया था,

आमतौर पर पैरामैग्नेटिक क्वांटम एम्पलीफायरों में उपयोग किया जाता है।

18. विद्युत चालकता का क्वांटम सिद्धांत।

धातुओं की विद्युत चालकता का क्वांटम सिद्धांत - क्वांटम यांत्रिकी और फर्मी-डिराक क्वांटम सांख्यिकी पर आधारित विद्युत चालकता का सिद्धांत, -शास्त्रीय भौतिकी में मानी जाने वाली धातुओं की विद्युत चालकता के प्रश्न को संशोधित किया। इस सिद्धांत के आधार पर की गई धातुओं की विद्युत चालकता की गणना, धातु की विद्युत चालकता के लिए एक अभिव्यक्ति की ओर ले जाती है, जो दिखने में शास्त्रीय सूत्र (103.2) जैसा दिखता है जी, लेकिन एक पूरी तरह से अलग भौतिक सामग्री है। यहां पी -धातु में चालन इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता, á मैं एफñ फर्मी ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन का माध्य मुक्त पथ है, á तुम एफ ñ - औसत गति तापीय गतिऐसा इलेक्ट्रॉन।

सूत्र (238.1) के आधार पर प्राप्त निष्कर्ष पूरी तरह से प्रयोगात्मक डेटा के अनुरूप हैं। धातुओं की विद्युत चालकता का क्वांटम सिद्धांत, विशेष रूप से, तापमान पर विशिष्ट चालकता की निर्भरता की व्याख्या करता है: जी ~ 1/टी(शास्त्रीय सिद्धांत देता है कि जी ~1/), साथ ही एक धातु में इलेक्ट्रॉनों के माध्य मुक्त पथ के असामान्य रूप से बड़े मान (सैकड़ों जाली अवधियों के क्रम पर)।

17. ठोस पदार्थों की ऊष्मा क्षमता। नमूने के तौर पर ठोस शरीरआइए एक सही ढंग से निर्मित क्रिस्टल जाली पर विचार करें, जिसके नोड्स में कण (परमाणु, आयन, अणु), भौतिक बिंदुओं के रूप में लिए गए हैं, उनके संतुलन की स्थिति के चारों ओर घूमते हैं - जाली नोड्स - तीन परस्पर लंबवत दिशाओं में। इस प्रकार, क्रिस्टल जाली बनाने वाले प्रत्येक कण को ​​स्वतंत्रता की तीन कंपन डिग्री दी जाती है, जिनमें से प्रत्येक, स्वतंत्रता की डिग्री पर ऊर्जा के समविभाजन के नियम के अनुसार, ऊर्जा होती है के.टी..

एक ठोस पिंड के एक मोल की आंतरिक ऊर्जा

कहाँ पे एन ए - अवोगाद्रो स्थिरांक; एन ए क= आर (आर - मोलर गैस स्थिरांक)। एक ठोस की दाढ़ ताप क्षमता

यानी मोलर (परमाणु) ताप क्षमता रासायनिक रूप से सरल निकायक्रिस्टलीय में

ताप की गुंजाइश, तापमान को 1 डिग्री सेल्सियस बदलने के लिए खर्च की गई गर्मी की मात्रा। एक कठोर परिभाषा के अनुसार, ताप की गुंजाइश- थर्मोडायनामिक मात्रा, अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित:

जहां क्यू- ऊष्मा की वह मात्रा जो प्रणाली को संप्रेषित करती है और उसके तापमान में डेल्टा; टी द्वारा परिवर्तन का कारण बनती है। परिमित अंतर अनुपात क्यू/ΔT को औसत कहा जाता है ताप की गुंजाइश, अनंत मूल्यों का अनुपात d क्यू/डीटी- सच ताप की गुंजाइश. क्योंकि d क्यूराज्य समारोह का कुल अंतर नहीं है, तो ताप की गुंजाइशप्रणाली के दो राज्यों के बीच संक्रमण पथ पर निर्भर करता है। अंतर करना ताप की गुंजाइशसंपूर्ण प्रणाली (जम्मू/कश्मीर), विशिष्ट ताप की गुंजाइश[जे/(जी के)], दाढ़ ताप की गुंजाइश[जे/(मोल के)]। नीचे दिए गए सभी सूत्र दाढ़ मूल्यों का उपयोग करते हैं ताप की गुंजाइश.

16. कणों की एक प्रणाली का अध: पतन।

क्वांटम यांत्रिकी में गिरावट यह है कि कुछ मात्रा एफएक भौतिक प्रणाली (परमाणु, अणु, आदि) का वर्णन प्रणाली के विभिन्न राज्यों के लिए एक ही अर्थ है। ऐसे विभिन्न राज्यों की संख्या जो समान मान के अनुरूप हों एफ, दी गई मात्रा की V की बहुलता कहलाती है। में गिरावटक्वांटम सिद्धांत - डीकंप का अस्तित्व। एक क्वांटम प्रणाली की अवस्थाएँ, जिसमें कुछ phys. आकार लेकिनसमान मान लेता है। इस तरह के मूल्य के अनुरूप ऑपरेटर के पास एक संपत्ति के अनुरूप रैखिक रूप से स्वतंत्र eigenfunctions का एक सेट होता है। अर्थ एक. संख्या प्रतिबुलाया eigenvalues ​​​​की गिरावट की बहुलता। मूल्यों एक, यह परिमित या अनंत हो सकता है; कमूल्यों की एक असतत या निरंतर श्रेणी ले सकता है। अनंत बहुलता के साथ (सातत्य की शक्तियाँ) पतित होती हैं, उदाहरण के लिए, eigen। गति के सभी संभावित दिशाओं में एक मुक्त कण के ऊर्जा संवाहक के मान (टीऔर कण का द्रव्यमान और ऊर्जा हैं)।

15. कणों की पहचान का सिद्धांत। फर्मियन और बोसॉन। बोसोन और फ़र्मियन के वितरण कार्य।

फर्मियन और बोसॉन। बोसोन और फ़र्मियन के वितरण कार्य। बोसॉन(भौतिक विज्ञानी बोस के नाम से) - स्पिन के पूर्णांक मान वाला एक कण। यह शब्द भौतिक विज्ञानी पॉल डिराक द्वारा प्रस्तावित किया गया था। बोसॉन, फ़र्मियन के विपरीत, बोस-आइंस्टीन के आँकड़ों का पालन करते हैं, जो असीमित संख्या में समान कणों को एक क्वांटम अवस्था में रहने की अनुमति देता है। कई बोसॉन की प्रणालियों का वर्णन तरंग कार्यों द्वारा किया जाता है जो कणों के क्रमपरिवर्तन के संबंध में सममित होते हैं। प्राथमिक और मिश्रित बोसॉन होते हैं।

प्राथमिक बोसॉन गेज क्षेत्रों के क्वांटा होते हैं, जिनकी सहायता से मानक मॉडल में प्राथमिक फर्मियन (लेप्टान और क्वार्क) परस्पर क्रिया करते हैं। इन गेज बोसॉन में शामिल हैं:

फोटॉन (विद्युत चुम्बकीय संपर्क),

ग्लूऑन (मजबूत बातचीत)

डब्ल्यू ± और जेड-बोसोन (कमजोर बातचीत)।

फर्मियन- स्पिन के आधे-पूर्णांक मान वाला एक कण (या अर्ध-कण)। उनका नाम भौतिक विज्ञानी एनरिको फर्मी के सम्मान में पड़ा।

फ़र्मियन के उदाहरण: क्वार्क (वे प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाते हैं, जो कि फ़र्मियन भी हैं), लेप्टन (इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, ताऊ लेप्टन, न्यूट्रिनो), छेद (एक अर्धचालक में क्वासिपार्टिकल्स)।

Fermiions Fermi-Dirac आँकड़ों का पालन करते हैं: एक से अधिक कण एक क्वांटम अवस्था (पॉली सिद्धांत) में नहीं हो सकते। पाउली अपवर्जन सिद्धांत इलेक्ट्रॉनिक की स्थिरता के लिए जिम्मेदार है परमाणुओं के गोले, जटिल के अस्तित्व को संभव बनाना रासायनिक तत्व. यह उच्च दबाव (न्यूट्रॉन तारे) के तहत पतित पदार्थ को भी मौजूद रहने देता है। समान फ़र्मियन की एक प्रणाली का तरंग कार्य किन्हीं दो फ़र्मों के क्रमपरिवर्तन के संबंध में एंटीसिमेट्रिक है। क्वांटम प्रणाली, जिसमें विषम संख्या में फ़र्मियन होते हैं, स्वयं एक फ़र्मियन होता है (उदाहरण के लिए, एक विषम द्रव्यमान संख्या वाला नाभिक ए; एक परमाणु या आयन एक विषम राशि के साथ एऔर इलेक्ट्रॉनों की संख्या)।

किसी दिए गए क्वांटम अवस्था L में सभी कणों की समग्रता को सबसिस्टम के रूप में चुनकर फ़र्मियन और बोसॉन के वितरण कार्यों को आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। इस राज्य में सिस्टम की ऊर्जा है = थर्मोडायनामिक क्षमता के लिए अभिव्यक्ति है फार्म

pl \u003d -APPE क्स्प [(सी-एल) ^ ए / (एजी)]

फर्मियन के लिए = 0, 1; इसीलिए

पीएल \u003d -केटी इन] । (3.1)

बोसॉन N^ = 0, 1, 2, ... के लिए अनंत ज्यामितीय प्रगति का योग ज्ञात करने पर, हम प्राप्त करते हैं

एफवाई = जीत]। (3.2)

और सी< 0 Средние числа заполнения (или функции распре­деления) получаются с помощью термодинамического равенства

<"А>- f(ex) = इसलिए, (3.1) और (3.2) की सहायता से हमारे पास है

KeA> = क्स्प [(eA-fi)/(H")riT- (3-3>

प्लस चिह्न फ़र्मियन को संदर्भित करता है, माइनस साइन से बोसॉन। रासायनिक क्षमता / 1 वितरण समारोह सामान्यीकरण की स्थिति से निर्धारित होता है:

$expL(eA-"i)V)J + 1 = N" (3"4)

जहाँ N निकाय में कणों की कुल संख्या है। राज्यों के घनत्व का परिचय p(e), हम समानता (3.4) को इस रूप में फिर से लिख सकते हैं

एन = जेडी पी (ई) एफ (ई)। (3.5)

नाभिक को अलग, गैर-अंतःक्रियात्मक (मुक्त) नाभिकों में तोड़ने के लिए, परमाणु बलों पर काबू पाने के लिए कार्य करना आवश्यक है, अर्थात नाभिक को एक निश्चित ऊर्जा प्रदान करना। इसके विपरीत, जब मुक्त नाभिक एक नाभिक में संयोजित होते हैं, तो वही ऊर्जा निकलती है (ऊर्जा संरक्षण कानून के अनुसार)।

• एक नाभिक को अलग-अलग नाभिकों में विभाजित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा को परमाणु बंधन ऊर्जा कहा जाता है

एक नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा का निर्धारण कैसे किया जा सकता है?

इस ऊर्जा को खोजने का सबसे सरल तरीका द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध के नियम के अनुप्रयोग पर आधारित है, जिसकी खोज 1905 में जर्मन वैज्ञानिक अल्बर्ट आइंस्टीन ने की थी।

अल्बर्ट आइंस्टीन (1879-1955)
जर्मन सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, आधुनिक भौतिकी के संस्थापकों में से एक। उन्होंने द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध के नियम की खोज की, एक विशेष और बनाया सामान्य सिद्धांतसापेक्षता

इस नियम के अनुसार, कणों के एक निकाय के द्रव्यमान m और शेष ऊर्जा, अर्थात् इस निकाय की आंतरिक ऊर्जा E, के बीच एक सीधा आनुपातिक संबंध होता है:

जहाँ c निर्वात में प्रकाश की गति है।

यदि किसी प्रक्रिया के परिणामस्वरूप कणों की एक प्रणाली की शेष ऊर्जा ΔЕ 0 1 से बदल जाती है, तो यह इस प्रणाली के द्रव्यमान में m द्वारा एक समान परिवर्तन की आवश्यकता होगी, और इन मात्राओं के बीच संबंध समानता द्वारा व्यक्त किया जाएगा:

0 = mс 2 ।

इस प्रकार, जब मुक्त नाभिक एक नाभिक में विलीन हो जाते हैं, तो ऊर्जा की रिहाई के परिणामस्वरूप (जो इस मामले में उत्सर्जित फोटॉनों द्वारा दूर किया जाता है), न्यूक्लियंस का द्रव्यमान भी कम होना चाहिए। दूसरे शब्दों में, एक नाभिक का द्रव्यमान हमेशा उस नाभिक के द्रव्यमान के योग से कम होता है जिसमें यह शामिल होता है।

नाभिक के द्रव्यमान की कमी को इसके घटक नाभिकों के कुल द्रव्यमान की तुलना में निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

m \u003d (Zm p + Nm n) - एम मैं,

जहाँ M i नाभिक का द्रव्यमान है, Z और N नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या है, और m p और m n मुक्त प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान हैं।

मात्रा m को द्रव्यमान दोष कहा जाता है। बड़े पैमाने पर दोष की उपस्थिति की पुष्टि कई प्रयोगों से होती है।

आइए हम गणना करें, उदाहरण के लिए, एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन से मिलकर एक ड्यूटेरियम (भारी हाइड्रोजन) परमाणु के नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा 0। दूसरे शब्दों में, आइए नाभिक को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में विभाजित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की गणना करें।

ऐसा करने के लिए, हम पहले इस नाभिक के द्रव्यमान दोष m को निर्धारित करते हैं, नाभिक के द्रव्यमान के अनुमानित मूल्यों और संबंधित तालिकाओं से ड्यूटेरियम परमाणु के नाभिक के द्रव्यमान को लेते हैं। सारणीबद्ध आंकड़ों के अनुसार, प्रोटॉन द्रव्यमान लगभग 1.0073 a के बराबर होता है। ई.एम., न्यूट्रॉन द्रव्यमान - 1.0087 पूर्वाह्न e.m., ड्यूटेरियम नाभिक का द्रव्यमान 2.0141 a.u. e.m. इसलिए, m = (1.0073 a.u.m. + 1.0087 a.u.m.) - 2.0141 a.u.m. ईएम = 0.0019 ए.यू. खाना खा लो।

जूल में बाध्यकारी ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, द्रव्यमान दोष किलोग्राम में व्यक्त किया जाना चाहिए।

यह देखते हुए कि 1 ए। ईएम = 1.6605 10 -27 किग्रा, हम प्राप्त करते हैं:

m = 1.6605 10 -27 किग्रा 0.0019 = 0.0032 10 -27 किग्रा।

बाध्यकारी ऊर्जा के सूत्र में द्रव्यमान दोष के इस मूल्य को प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

किसी भी परमाणु प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में जारी या अवशोषित ऊर्जा की गणना की जा सकती है यदि परस्पर क्रिया और परिणामी नाभिक और कणों का द्रव्यमान ज्ञात हो।

प्रशन

1. नाभिक की बंधन ऊर्जा क्या है?
2. किसी भी नाभिक का द्रव्यमान दोष ज्ञात करने का सूत्र लिखिए।
3. नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा की गणना के लिए सूत्र लिखिए।

1 यूनानी अक्षर Δ ("डेल्टा") का प्रयोग उसमें परिवर्तन को सूचित करने के लिए किया जाता है भौतिक मात्रा, जिस चिन्ह के सामने यह अक्षर रखा गया है।

नाभिक के भीतर के नाभिक नाभिकीय बलों द्वारा आपस में जुड़े रहते हैं। वे एक निश्चित ऊर्जा द्वारा धारण किए जाते हैं। इस ऊर्जा को प्रत्यक्ष रूप से मापना काफी कठिन है, लेकिन इसे परोक्ष रूप से किया जा सकता है। यह मान लेना तर्कसंगत है कि नाभिक में न्यूक्लियंस के बंधन को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा, न्यूक्लियंस को एक साथ रखने वाली ऊर्जा के बराबर या उससे अधिक होगी।

बाध्यकारी ऊर्जा और परमाणु ऊर्जा

इस अनुप्रयुक्त ऊर्जा को मापना पहले से ही आसान है। यह स्पष्ट है कि यह मान उस ऊर्जा के मूल्य को बहुत सटीक रूप से दर्शाएगा जो न्यूक्लियंस को नाभिक के अंदर रखता है। इसलिए, नाभिक को अलग-अलग नाभिकों में विभाजित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा कहलाती है परमाणु बंधन ऊर्जा.

द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध

हम जानते हैं कि कोई भी ऊर्जा शरीर के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होती है। इसलिए, यह स्वाभाविक है कि नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा इस नाभिक को बनाने वाले कणों के द्रव्यमान पर भी निर्भर करेगी। इस संबंध की स्थापना अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1905 में की थी। इसे द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध का नियम कहा जाता है। इस कानून के अनुसार, कणों की एक प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा या बाकी ऊर्जा इस प्रणाली को बनाने वाले कणों के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होती है:

जहाँ E ऊर्जा है, m द्रव्यमान है,
c निर्वात में प्रकाश की गति है।

मास दोष प्रभाव

अब मान लीजिए कि हमने एक परमाणु के नाभिक को उसके घटक नाभिकों में तोड़ दिया है, या कि हमने नाभिक से एक निश्चित संख्या में न्यूक्लियॉन ले लिए हैं। जब हम काम कर रहे थे, तब हमने परमाणु बलों पर काबू पाने में कुछ ऊर्जा खर्च की। विपरीत प्रक्रिया के मामले में - नाभिक का संलयन, या पहले से मौजूद नाभिक में न्यूक्लियंस का जोड़, ऊर्जा, संरक्षण के नियम के अनुसार, इसके विपरीत, जारी किया जाएगा। जब किसी प्रक्रिया के कारण कणों के निकाय की शेष ऊर्जा में परिवर्तन होता है, तो उनके द्रव्यमान में तदनुसार परिवर्तन होता है। इस मामले में सूत्र इस प्रकार होगा:

m=(∆E_0)/c^2या ∆E_0=∆एमसी^2,

जहाँ ∆E_0 कणों के निकाय की शेष ऊर्जा में परिवर्तन है,
m कण द्रव्यमान में परिवर्तन है।

उदाहरण के लिए, नाभिक के संलयन और नाभिक के निर्माण के मामले में, हम ऊर्जा छोड़ते हैं और नाभिक के कुल द्रव्यमान को कम करते हैं। उत्सर्जित फोटॉन द्वारा द्रव्यमान और ऊर्जा को दूर ले जाया जाता है। यह द्रव्यमान दोष प्रभाव है।. एक नाभिक का द्रव्यमान हमेशा इस नाभिक को बनाने वाले नाभिकों के द्रव्यमान के योग से कम होता है। संख्यात्मक रूप से, द्रव्यमान दोष इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:

m=(Zm_p+Nm_n)-M_i,

जहाँ M_m नाभिक का द्रव्यमान है,
Z नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या है,
N नाभिक में न्यूट्रॉनों की संख्या है,
m_p मुक्त प्रोटॉन द्रव्यमान है,
m_n एक मुक्त न्यूट्रॉन का द्रव्यमान है।

उपरोक्त दो सूत्रों में m का मान वह मान है जिसके द्वारा नाभिक के कणों का कुल द्रव्यमान तब परिवर्तित होता है जब उसकी ऊर्जा में परिवर्तन या संलयन के कारण परिवर्तन होता है। संश्लेषण की स्थिति में यह मात्रा द्रव्यमान दोष होगी।