تبیان، دستیار زندگی

میدان الکتریکی موجود در ناحیه ی تهی باعث می شود که یک طرف این ناحیه نسبت به طرف دیگر پتانسیل الکتریکی بیشتری داشته باشد.

اگر اختلاف پتانسیل دو سر ناحیه ی تهی را با نشان دهیم، الکترونی که بخواهد از ناحیه n به ناحیه  p برود یا حفره ای که بخواهد از ناحیه ی p به n برود انرژی به انرژی اضافی را می توان توسط یک منبع ولتاژ خارجی تأمین کرد.

برای این کار باید ولتاژ خارجی به گونه ای به دو طرف پیوندگاه متصل شود که پایانه ی مثبت به p و پایانه ی منفی به n متصل شود. به این ترتیب برای غلبه بر نیروی میدان الکتریکی احتیاج دارد. این انرژی اضافی را می توان توسط یک منبع ولتاژ خارجی تأمین کرد.

برای این کار باید ولتاژ خارجی به گونه ای به دو طرف پیوندگاه متصل شود که پایانه ی مثبت به p و پایان های منفی به n متصل شود. به این ترتیب  کاهش می یابد و الکترون ها می توانند از n به p و حفره ها از  pبه n حرکت کنند و جریان الکتریکی را بوجود آورند. در چنین شرایطی می گوییم دیودارای پیش ولت موافق است.

اگر ولتاژ خارجی در جهت عکس اعمال شود افزایش می یابد و در نتیجه الکترون ها و حفره ها نمی توانند حرکت کنند و جریان بسیار کمی از پیوندگاه عبور می کند. دراین صورت می گوییم جریان دارای پیش ولت مخالف است. بنابراین می بینید که دیود جریان را در یک جهت از خود عبور می دهد و در جهت دیگر عبور نمی دهد.

دیود از قانون اهم پیروی نمی کند بنابر این به آن غیراهمی می گویند.

ابر رسانا ها

ابعاد هسته ی اتم حدود متر و ابعاد اتم متر می باشد. اجرای هسته اتم را نوکلئون می نامند، یعنی همان پروتون ها و نوترون ها که در کنار هم در هسته قرار گرفته اند. تعداد پروتون ها را Z (عدد اتمی) ، تعداد نوترون ها را با N (عدد نوترونی) و عدد جرمی را با A نشان می دهند. (A=Z+N) چون اتم یک ذره خنثی است تعداد الکترون ها و پروتون های آن برابر است. نماد شیمیایی یک اتم (X) را به صورت زیر نشان می دهند.

ایزوتوپ ها

نیروی هسته ای

نیرویی است بسیار قوی تر از نیروی الکتریکی و نیروی گرانشی که باعث غلبه برنیروی دافعه ی میان پروتون های هسته می شود و سبب پایداری نوکلئون ها در هسته می شود. نیروی هسته ای کوتاه برد و قوی است و از نوع نیروهای جاذبه می باشد.

پایداری هسته ها

هر چه تعداد نوکلئون ها ی یک هسته بیشتر باشد، هسته بزرگ تر و فاصله ی بین نوکلئون زیادتر می شود. در نتیجه تعادل بین نیروها از بین می رود و هسته ناپایدار می گردد. این گونه ایزوتوپ ها را ایزوتوپ های ناپدار می خوانند. تمام عنصرهایی که عدد اتمی آن ها بزرگ تر از Z=83 است ناپایدار هستند. مانند رادیوم ، توریوم و اورانیوم.

اندازه گیری دقیق جرم هسته نشان داده است که جرم هسته از مجموع جرم نوکلئون های تشکیل دهنده ی آن کم تر است. علت آن این است که هنگامی که نوکلئون ها در هسته گرد هم آمده اند، مقداری انرژی از دست داده اند (این تفاوت جرم به این انرژی تبدیل شده است) . مقدار این انرژی از رابطه ی زیر بدست می آید و آن را انرژی بستگی هسته می نامند و با B نشان می دهند.

در این رابطه  اختلاف جرم و c سرعت نور می باشد. انرژی بستگی را برحسب مگا الکترون ولت بیان می کنند.

ترازهای انرژی هسته

انرژی نوکلئون های هسته نیز مانند انرژی الکترون ها در اتم، کوانتیده است. ولی فاصله ی بین ترازهای انرژی نوکلئون ها در هسته بسیار زیاد و حدود ده کیلو الکترون ولت ( Kev10) می باشد.

هسته ی اتم می تواند در اثر برخورد نوترون و یا پروتون پرانرژی به آن برانگیخته شود و با گسیل فوتون به حالت پایه برگردد. این فوتون ها بسیار پرانرژی و از نوع پرتو می باشند. اگر به نوکلئون هسته انرژی ای بیش از انرژی بستگی داده شود، می تواند از هسته جدا شود.

هسته های ناپایدار با گذشت زمان واپاشیده و به هسته های سبک تر تبدیل می شوند. این واپاشی همواره با گسیل پرتوهایی همراه است. این خاصیت هسته را پرتو زایی می نامند. پرتوزایی به یکی از سه روش زیر صورت می گیرد.

 1-    واپاشی همراه با گسیل ذره ی آلفا ( ): ذره ی هسته ی هلیوم ( ) است. به این ترتیب 2 واحد از عدد اتمی و 4 واحد از عدد جرمی ماده ی پرتوزا کاسته می شود.

2- واپاشی همراه با گسیل ذره ی بتا ( ) : ذره از جنس الکترون است. در این نوع گسیل یک نوترون که مجموعه ای از الکترون و پروتون است به پرتون تبدیل می شود و برای حفظ پایستگی بار یک الکترون گسیل می کند.

3- رفتن هسته از حالت برانگیخته به حالت پایه همراه با گسیل ذره ی گاما ( : پرتوی گاما از نوع امواج الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه و انرژی زیاد است. گسیل پرتو گاما نه عدد جرمی را تغییر می دهد و نه عدد اتمی بلکه هسته تنها مقداری از انرژی خود را از دست می دهد.

نیم عمر ماده ی پرتوزا

نیم عمر ماده ی پرتوزا مدت زمانی است که طی آن نیمی از هسته های پرتوزای موجود در آن واپاشیده شوند. نیم عمر عناصر مختلف با هم تفاوت زیادی دارد.