Единицы физических величин и их размерности - Сена Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
1теЛ8,18- 1(Г14 дас = 0,511 Мэв,
Imp Л 1,50- 10~10 ож = 938 Мэв.
Единица энергии ридберг. Спектральные линии во-дородоподобных атомов располагаются в серии, удовлетворяющие формуле
v = fl(-!-_-L\ (9.34)
где v — волновое число данной линии, п\ и П2 — квантовые числа энергетических уровней, переход между которыми сопровождается излучением соответствующего кванта, R— так называемая постоянная Ридберга. В случае ядра бесконечно большой массы
R00 = 109737,3 см-1.
Для легких атомов значения постоянной Ридберга несколько меньше. Так, например, для атома водорода
Ян = 109677 «Г Ч (9.34а)
Умножая обе части уравнения (9.34) на he, мы получим значение энергии излучаемого кванта. Стоящее в правой части произведение
Ry = Rch, (9.35)
называемое ридберг и обозначаемое Ry, применяется в качестве меры энергии электронных уровней. Полагая M1 = 1 и «2 = оо, можно определить ридберг как энергию, которую нужно было бы затратить для ионизации атома водорода, если бы его масса равнялась бесконечности. Подставляя значения R, с и к, найдем, что
IRy= 13,60 эв. (9.36)
Фактическая энергия ионизации атома водорода, рассчитанная по значению Rn, равна 13,57 эв.
242 некоторые единицы атомной физики [гл. 9
§ 9.5. Единицы измерения ионизирующих излучений
При достаточно большой энергии атомные частицы (электроны, атомы, ионы, ядерные частицы) и фотоны, поглощаясь в газе, способны вызвать его ионизацию. Эта способность определяет экспериментальные способы регистрации подобных излучений и их количественные характеристики. Поэтому наряду с энергетическими единицами, определяющими мощность излучения, поток энергии и т. п., применяют и некоторые специфические единицы, в частности такие, которыми измеряется способность данного излучения произвести определенную ионизацию газа. Некоторые из этих единиц построены на базе единиц СИ, другие на базе единиц СГС.
Поток частиц или квантов — число частиц или квантов, проходящих сквозь данную поверхность в единицу времени. Обычно поток относят к одной секунде и соответственно определяют его числом соответствующих частиц (а, ? и т. д.) или квантов в одну секунду. Поток частиц, приходящийся на единицу поверхности, расположенную перпендикулярно направлению потока, называется плотностью потока. В зависимости от того, в какой системе единиц производится измерение, поток относят к одному квадратному метру или одному квадратному сантиметру. Поток излучения или плотность потока излучения, измеренные не числом частиц, а переносимой энергией (ватты и эрги в секунду) или соответственно ватты на квадратный метр и эрги на квадратный сантиметр измеряют поток энергии излучения и плотность потока энергии излучения, или его интенсивность. Эти обе величины и их единицы полностью совпадают с общими энергетическими единицами излучений.
Раньше нам приходилось встречаться с объемной плотностью энергии и ее единицами. При исследовании ионизирующих излучений эта величина приобретает особое значение, характеризуя энергию, поглощенную в единице объема в результате перехода энергии излучения в другие виды. Общее количество поглощенной энергии измеряется-общими энергетическими единицами
S 9.5] единицы измерения ионизирующих излучении 243
(дж, эрг), а объемная плотность поглощенной энергии теми же единицами, что и объемная плотность энергии (дж/м3, эрг/см3). Однако при измерении произведенной излучением ионизации более существенной величиной является отношение поглощенной энергии не к объему, а к массе поглощающего вещества. Это легко понять, если рассмотреть поглощение в газе. Так как ионизация происходит при взаимодействии частиц или квантов излучения с атомами или молекулами газа, то, очевидно, при вдвое меньшем давлении потребуется вдвое больший объем газа, чтобы получить одинаковую ионизацию. Энергию, поглощенную единицей массы данного вещества, называют поглощенной дозой излучения D. Ее размерность
[D] - L2T'2 (9.37)
и единицы дж/кг, эрг/г:
1 дж/кг = 104 эрг/г.
Применяется также единица рад, равная 102 дж/кг — = 102 эрг/г. Поглощенная доза излучения, отнесенная ко времени поглощения, называется мощностью поглощенной дозы излучения р. Ее размерность
[р] = L2T'3 (9.38)
и единицы вт/кг и эрг/(сек • кг).
Для характеристики излучения по произведенной им ионизации служит величина, называемая экспозиционной дозой излучения. В системе СИ соответствующей единицей является кулон на килограмм (к/кг) —доза, производящая в одном килограмме сухого воздуха число ионов, суммарный заряд которых составляет один кулон каждого знака. Единица системы СГС рентген {р) определяется как экспозиционная доза рентгеновских или гамма-лучей, при которой в результате полного ионизационного поглощения в одном кубическом сантиметре воздуха при нормальных условиях образуются ионы с общим зарядом 1 СГС единиц каждого знака. Этому соответствует 2,082 • 109 пар ионов в 1 см3 или 1,61 • Ш12 пар ионов в 1 г воздуха.
244
некоторые единицы атомной физики
[гл. 9
Так как масса кубического сантиметра воздуха при 00C и 760 мм рт. ст. равна 1,293- !О-6 кг, то, учитывая соотношение между кулоном и СГС единицей заряда, найдем
