物理機(jī)械建筑類第8 9章

物理（機(jī)械建筑類）主編：王美玉第8章

第9章第8章8.1.1光線光的反射光的折射

8.1.2光的全反射

8.1.3光導(dǎo)纖維

8.2.1激光的特性

8.2.2激光的應(yīng)用第8章圖8-1日食8.1.1光線光的反射光的折射【光線】在均勻介質(zhì)中，光是沿直線傳播的。陽光從小孔進(jìn)入暗室，由于室內(nèi)灰塵對(duì)光的散射，我們可以很清楚地看到這束陽光的傳播路線是筆直的。把光能夠在其中傳播的物質(zhì)稱為光介質(zhì)，簡(jiǎn)稱介質(zhì)。光是直線傳播的，我們可以用一條表示光束的直線來代表這束光，這樣的直線就稱為光線。光線是個(gè)抽象概念，并非實(shí)際存在。在畫圖的時(shí)候，我們經(jīng)常用帶箭頭的線段來表示光的傳播方向。自然界中的許多光現(xiàn)象，如影子、日食、月食、小孔成像等，都是光直線傳播的結(jié)果?！竟獾姆瓷洹慨?dāng)光在一種均勻介質(zhì)里傳播的過程中遇到另一種介質(zhì)時(shí)，它的傳播方向會(huì)發(fā)生變化，其中有一部分光反射回原來的介質(zhì)中，這就是光的反射。實(shí)驗(yàn)證明光在反射時(shí)遵循以下的反射定律。反射定律如圖8-2所示，反射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，反射角等于入射角，這就是反射定律。物理(機(jī)械建筑類)第8章光現(xiàn)象及應(yīng)用根據(jù)光的反射定律可以知道，如果光線逆著反射光線的方向射到反射面上，則一定可以在原來入射光的角度上得到這束光的反射光，所以，反射現(xiàn)象遵循光路可逆規(guī)律。8.1.1光線光的反射光的折射【光的折射】如圖8-5所示，插入水中的直尺好像向上折了似的，這是因?yàn)楫?dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種不同介質(zhì)時(shí)，光的傳播方向發(fā)生了變化，我們把這種現(xiàn)象稱為光的折射。如圖8-6所示，定義入射光線與法線的夾角i為入射角，定義折射光與法線的夾角γ為折射角。經(jīng)過長(zhǎng)期研究，1621年荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳總結(jié)出了折射現(xiàn)象所遵循的折射定律。折射定律折射光線和入射光線與通過入射點(diǎn)的法線在同一平面上，并且折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)；入射角正弦與折射角正弦之比為一常數(shù)，它等于光在兩種介質(zhì)中的傳播速度的比值8.1.1光線光的反射光的折射圖8-2反射光與入射光8.1.1光線光的反射光的折射圖8-3漫反射8.1.1光線光的反射光的折射圖8-4鏡面反射8.1.1光線光的反射光的折射圖8-5光的折射現(xiàn)象8.1.1光線光的反射光的折射圖8-6光折射原理示意圖8.1.1光線光的反射光的折射表8-1常見介質(zhì)的折射率8.1.1光線光的反射光的折射8.1.2光的全反射【全反射現(xiàn)象】根據(jù)光的折射定律，光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角γ大于入射角i。如圖8-8a所示，一束光線由水中斜射入空氣，可以看到光線射在水面上時(shí)，同時(shí)發(fā)生了反射和折射，并且折射角γ大于入射角i。此時(shí)如果我們不斷增大入射角i，將會(huì)看到折射角γ也越來越大，并且反射光也越來越強(qiáng)。如圖8-8b所示，當(dāng)入射角i增大到某一角度時(shí)，折射角γ等于90°，折射光完全消失，光線全部被反射到水中。圖8-8全反射現(xiàn)象和原理示意圖我們把入射光在介質(zhì)表面被全部反射的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象，發(fā)生全反射時(shí)的入射角稱為臨界角，用i0表示，如圖8-8b所示。全反射事實(shí)上是折射角γ先于入射角i達(dá)到90°而產(chǎn)生的一種特殊的光學(xué)現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，發(fā)生全反射現(xiàn)象必須具備以下兩個(gè)條件：(1)光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；

(2)入射角等于或大于臨界角。

8.1.2光的全反射圖8-8全反射現(xiàn)象和原理示意圖

8.1.2光的全反射圖8-9水中發(fā)亮的氣泡8.1.2光的全反射8.1.3光導(dǎo)纖維【光導(dǎo)纖維】光導(dǎo)纖維又稱光學(xué)纖維，是應(yīng)用光的全反射原理進(jìn)行光信號(hào)傳導(dǎo)的新型材料。光導(dǎo)纖維一般是用玻璃纖維或塑料纖維制作，它由芯線和包層組成，如圖8-11所示。芯線折射率比包層的折射率大得多。當(dāng)光的入射角大于臨界角時(shí)，光就在芯線與包層之間發(fā)生多次全反射而曲折前進(jìn)，不會(huì)透過界面，把光從一端傳到另一端，就好像自來水只能在水管里流動(dòng)一樣。圖8-11光導(dǎo)纖維a)光導(dǎo)纖維傳輸光線原理圖b)光導(dǎo)纖維傳輸圖像原理圖【光導(dǎo)纖維的應(yīng)用】光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)、工業(yè)和通信等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。醫(yī)學(xué)上可以用光導(dǎo)纖維制造醫(yī)用內(nèi)窺鏡等儀器，用以觀察人體內(nèi)部的病變并進(jìn)行一些復(fù)雜的手術(shù)。例如，利用光導(dǎo)纖維可以對(duì)食道、直腸、膀胱、子宮和胃等器官進(jìn)行深部探查。將醫(yī)用內(nèi)窺鏡(如胃鏡、血管鏡等)元件與不必切開皮肉的外科手術(shù)激光刀配合，可以直接插入身體內(nèi)部，切除病變組織。8.1.3光導(dǎo)纖維圖8-11光導(dǎo)纖維

a)光導(dǎo)纖維傳輸光線原理圖b)光導(dǎo)纖維傳輸圖像原理圖8.1.3光導(dǎo)纖維圖8-12光纖燈具8.2.1激光的特性激光主要由同頻率、同相位和同方向的光子構(gòu)成。它具有普通光所不具有的特性：?jiǎn)紊院谩⑾喔尚院?、方向性好和亮度高?.2.2激光的應(yīng)用由于激光具有許多獨(dú)特的特性，因此，激光在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?！炯す饩苡?jì)量】激光精密計(jì)量包括長(zhǎng)度測(cè)量、測(cè)距或測(cè)速、表面質(zhì)量檢驗(yàn)等。隨著科技的發(fā)展，工程技術(shù)和科學(xué)研究中對(duì)長(zhǎng)度的測(cè)量精度要求越來越高【激光信息處理】在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，需要存儲(chǔ)、傳輸、處理大量的信息，而且數(shù)量與日俱增，使用激光技術(shù)能夠大幅度提高信息處理能力和速度。激光信息處理包括光盤制作、光纖通信、光計(jì)算、激光印刷技術(shù)等?！緩?qiáng)激光的應(yīng)用】激光經(jīng)過聚焦可以獲得功率很高的激光束【激光醫(yī)學(xué)】利用高亮度激光束產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以及單色性好的激光束產(chǎn)生的生物效應(yīng)，可以治療部分疾病?！炯す馕淦鳌吭诠糯藗兙突孟胗霉馐鴣碜鑫淦鳌＜す馕淦骰旧嫌筛吣芰考す庀到y(tǒng)和精密跟蹤系統(tǒng)兩部分組成。激光武器又分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩類。8.2.2激光的應(yīng)用圖8-13激光導(dǎo)向打隧道8.2.2激光的應(yīng)用圖8-14激光鉆孔示意圖8.2.2激光的應(yīng)用圖8-15激光制導(dǎo)炸彈圖8-16建筑物上的玻璃幕墻8.3光污染與控制圖8-17看不見星光的城市夜空8.3光污染與控制圖8-18郊外的夜空8.3光污染與控制

【光污染】光污染問題最早于20世紀(jì)30年代由國(guó)際天文界提出，他們認(rèn)為光污染是城市室外照明使天空發(fā)亮，從而對(duì)天文觀測(cè)產(chǎn)生負(fù)面影響。后來英美等國(guó)稱之為“干擾光”，在日本則稱之為“光害”?！竟馕廴镜姆诸悺繃?guó)際上一般將光污染分成三類，即白亮污染、人工白晝和彩光污染。白亮污染當(dāng)太陽光照射強(qiáng)烈時(shí)，城市里建筑物的玻璃幕墻、釉面磚墻、磨光大理石和各種裝飾涂料等會(huì)反射光線，產(chǎn)生明晃白亮，使人產(chǎn)生眩暈感，這種現(xiàn)象就是白亮污染。如圖8-17所示，夜幕降臨后，商場(chǎng)、酒店上的廣告燈、霓虹燈閃爍奪目，令人眼花繚亂，有些強(qiáng)光束甚至直沖云霄，使得夜晚如同白天一樣，即產(chǎn)生人工白晝。彩光污染休閑娛樂場(chǎng)所安裝的黑光燈、旋轉(zhuǎn)燈、熒光燈以及閃爍的彩色光源構(gòu)成了彩光污染。8.3光污染與控制【光污染的危害】據(jù)美國(guó)一份最新的調(diào)查研究顯示，夜晚的華燈造成的光污染已使世界上五分之一的人對(duì)銀河系“視而不見”。這份調(diào)查報(bào)告的作者之一埃爾維奇說：“許多人已經(jīng)失去了夜空，而正是我們的燈火使夜空失色?！彼J(rèn)為，現(xiàn)在世界上約有三分之二的人生活在光污染里。在歐美和日本，光污染的問題早已引起人們的關(guān)注。美國(guó)還成立了國(guó)際黑暗夜空協(xié)會(huì)，專門與光污染作斗爭(zhēng)?！竟馕廴镜目刂啤靠刂乒馕廴局饕邢铝袔讉€(gè)方面：(1)加強(qiáng)城市科學(xué)規(guī)劃和管理，改善工作環(huán)境照明條件，減少光污染的來源。(2)對(duì)有紅外線和紫外線污染的場(chǎng)所采取必要的安全防護(hù)措施。(3)采用個(gè)人防護(hù)措施，主要是戴防護(hù)眼鏡、穿防護(hù)服等。光污染雖未被列入環(huán)境防治范疇，但它的危害顯而易見，并在日益加重和蔓延。因此，人們?cè)谏钪袘?yīng)合理關(guān)注，防止各種光污染對(duì)健康的危害，避免過長(zhǎng)時(shí)間接觸光污染。已出現(xiàn)癥狀的應(yīng)定期去醫(yī)院作檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病情，以防為主，防治結(jié)合。8.3光污染與控制第9章9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)

9.1.2天然放射現(xiàn)象

9.1.3原子核的組成

9.1.4放射線污染與防治

9.2.1核能質(zhì)量虧損

9.2.2重核裂變

9.2.3核能的開發(fā)利用

9.2.4輕核聚變第9章圖9-1秦山核電站第9章9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)【湯姆生的原子模型】

1897年湯姆生(1856—1940)發(fā)現(xiàn)了電子。后來發(fā)現(xiàn)，在Χ射線使氣體電離以及光電效應(yīng)等現(xiàn)象中，都從物質(zhì)的原子中擊出了電子。這表明電子是原子的組成部分。電子是帶負(fù)電的，而原子是中性的，可見原子里還有帶正電的物質(zhì)。這些帶正電的物質(zhì)和帶負(fù)電的電子是怎么樣構(gòu)成原子的，就成了當(dāng)時(shí)物理學(xué)家們最關(guān)心的問題之一。9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)【玻爾的原子模型】盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說很好地解釋了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，初步建立了原子結(jié)構(gòu)的正確圖景，但與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾。原來電子沒有被靜電斥力吸引到核上，它一定是以很大的速度繞核運(yùn)動(dòng)，就像行星繞著太陽運(yùn)動(dòng)那樣。按照經(jīng)典電磁理論，繞核運(yùn)動(dòng)的電子應(yīng)該輻射出電磁波，因此，它的能量要逐漸減少。隨著能量的減少，電子繞核運(yùn)行的軌道半徑也要減小，于是電子將沿著螺旋線的軌道落入原子核，就像繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星受到上層大氣阻力不斷損失能量后要落到地面上一樣。這樣看來，原子應(yīng)當(dāng)是不穩(wěn)定的，然而實(shí)際上并不是這樣。同時(shí)，按照經(jīng)典電磁理論，電子繞核運(yùn)行時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)該等于電子繞核運(yùn)行的頻率，隨著運(yùn)行軌道半徑的不斷變化，電子繞核運(yùn)行的頻率要不斷變化，因此，原子輻射電磁波的頻率也要不斷變化。這樣，大量原子發(fā)光的光譜就應(yīng)該是包含一切頻率的連續(xù)譜，然而實(shí)際上原子光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的線狀譜。9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)圖9-2湯姆生原子模型9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)圖9-3α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置示意圖9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)圖9-4根據(jù)湯姆生原子模

型預(yù)言的α粒子偏轉(zhuǎn)9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)圖9-5α粒子十分接近原子

核時(shí)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)玻爾理論的主要內(nèi)容是如下的假設(shè)：(1)原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。(2)原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為Ε0)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為Ε)時(shí)，它輻射(吸收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hν=Ε0-Ε(3)原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此，電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)【能級(jí)】氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，稱為能級(jí)。上面計(jì)算出的En就是氫原子的能級(jí)公式。通常把計(jì)算出的氫原子的各個(gè)能級(jí)En表示為圖9-6所示的能級(jí)圖。圖9-6氫原子能級(jí)圖在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)稱為基態(tài)。當(dāng)物體受到加熱或有光照射物體時(shí)，物體中的某些原子能夠從相互碰撞或從入射光子中吸收一定的能量，電子就可以從內(nèi)層軌道躍遷到離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，即從基態(tài)躍遷到較高能級(jí)，這種定態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程，是吸收能量的過程。原子從能級(jí)較高的激發(fā)態(tài)向能級(jí)較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，這就是原子發(fā)光現(xiàn)象。原子無論吸收能量或輻射能量，這個(gè)能量都不是任意的，而是等于原子發(fā)生躍遷的兩個(gè)能級(jí)間的能量差。圖9-6氫原子能級(jí)圖9.1.1原子的核式結(jié)構(gòu)9.1.2天然放射現(xiàn)象【天然放射現(xiàn)象】人類認(rèn)識(shí)原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和它的變化規(guī)律是從發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開始的。1896年法國(guó)物理學(xué)家貝克勒耳(1852—1908)發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能發(fā)出某種看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。物質(zhì)能自發(fā)地產(chǎn)生射線的性質(zhì)，稱為放射性；具有放射性的元素，稱為放射性元素?！痉派湫栽氐乃プ儭烤哂蟹派湫缘脑氐脑雍?，如鈾核放出一個(gè)α粒子后，就變成了新的原子核。我們把放射性元素放出射線后轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?，并在變化時(shí)原有元素的原子數(shù)量逐漸減少的現(xiàn)象，稱為放射性衰變?！景胨テ凇糠派湫栽氐乃プ冇幸欢ǖ囊?guī)律。9.1.2天然放射現(xiàn)象圖9-7放射線9.1.2天然放射現(xiàn)象圖9-8三種射線穿透能力比較9.1.2天然放射現(xiàn)象圖9-9氡元素的衰變規(guī)律(縱坐標(biāo)

是氡任意時(shí)刻的質(zhì)量m與初

始質(zhì)量的比值)9.1.3原子核的組成【原子核的人工轉(zhuǎn)變】

1919年盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，第一次使原子核人為地發(fā)生轉(zhuǎn)變，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖9-10。容器里放有放射性物質(zhì)，從放射性物質(zhì)射出的α粒子射到一片鋁箔上，適當(dāng)選取鋁箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透過。在鋁箔的后面放置一熒光屏，用顯微鏡來觀察熒光屏上是否出現(xiàn)閃光。通過閥門往容器里通入氮?dú)夂?，盧瑟福從熒光屏上觀察到了閃光。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，閃光一定是α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子透過鋁箔引起的。后來，測(cè)出了這種粒子的質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又稱質(zhì)子【中子的發(fā)現(xiàn)】到20世紀(jì)20年代，原子核中包含著質(zhì)子的事實(shí)，已經(jīng)為大多數(shù)人所公認(rèn)。由于原子核的質(zhì)量大體上是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍，因此，有人認(rèn)為原子核可能是由質(zhì)子組成的。但是不久人們就發(fā)現(xiàn)這種想法是不正確的。如果原子核只是由質(zhì)子組成的，它的電荷數(shù)(以基本電荷為單位)應(yīng)該與質(zhì)量數(shù)相等。實(shí)際上原子核的電荷數(shù)只是質(zhì)量數(shù)的一半或者更少一些。盧瑟福根據(jù)以上事實(shí)，預(yù)想到原子內(nèi)可能還存在著質(zhì)量與質(zhì)子相等的不帶電的中性粒子，他把它稱為中子?！驹雍说慕M成】發(fā)現(xiàn)中子以后，人們看到，如果認(rèn)為原子核是由質(zhì)子和中子組成的(見圖9-13)，以前在原子結(jié)構(gòu)理論中遇到的問題，都可以解決。因此，原子是由質(zhì)子、中子和電子組成的。而原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子擠在原子中心的原子核里，電子在原子核周圍運(yùn)動(dòng)，在原子核外形成不同的殼層，就像模糊的云飄移在天空中。這一結(jié)論很快得到人們的公認(rèn)。9.1.3原子核的組成9.1.3原子核的組成圖9-10原子核的人工轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)裝置示意圖9.1.3原子核的組成圖9-11云室照片9.1.3原子核的組成圖9-12查德威克實(shí)驗(yàn)示意圖9.1.3原子核的組成圖9-13原子結(jié)構(gòu)示意圖9.1.3原子核的組成圖9-14γ射線探

傷示意圖放射線的利用利用放射性同位素放出的γ射線的貫穿本領(lǐng)，可以檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，這種檢驗(yàn)稱為γ·射線探傷示蹤原子的利用把放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運(yùn)動(dòng)、遷移，再用放射性探測(cè)儀器進(jìn)行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運(yùn)動(dòng)到哪里了，是怎樣分布的，從而可以了解某些不容易察明的情況或規(guī)律。人們把這種用途的放射性同位素稱為示蹤原子。9.1.3原子核的組成9.1.4放射線污染與防治【放射線污染】過量的放射性物質(zhì)產(chǎn)生放射線泄露對(duì)環(huán)境造成的污染，對(duì)人類和自然界產(chǎn)生的破壞作用，稱為放射線污染。放射線對(duì)人體組織是有傷害作用的，過量的放射線對(duì)人體內(nèi)的DNA發(fā)生作用，會(huì)使之發(fā)生突變，造成對(duì)人體的傷害。科研或生產(chǎn)中使用的放射源物質(zhì)丟失、遺落，核爆炸、貧鈾彈、核電站泄露等都會(huì)導(dǎo)致放射線污染。此外，一些人工合成的放射線物質(zhì)以及一些天然物質(zhì)(如礦石、大理石等)所放出的過量的放射線也會(huì)對(duì)人類和自然產(chǎn)生嚴(yán)重的危害?！痉派渚€防治】為了防止有害的放射線對(duì)人類和自然的破壞，人們所采取的有效防范措施，稱為放射線防治。例如，在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄；用過的核廢料要放在很厚重的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里；在生活中對(duì)那些有放射線的物質(zhì)要有防范意識(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源等都是對(duì)放射線的有效防治措施。9.2.1核能質(zhì)量虧損【核能】核能就是原子能，是原子核裂變或聚變過程中所釋放出的能量。核能包括重核裂變釋放的能量(如原子彈爆炸釋放的能量)、輕核聚變釋放的能量(如太陽發(fā)光發(fā)熱的能量來源)及原子核衰變時(shí)釋放出的放射能(如放射電池就是利用钚239在衰變過程中釋放出來的能量來發(fā)電的)?！举|(zhì)量虧損】物理學(xué)家們研究過質(zhì)子、中子和氘核之間的質(zhì)量關(guān)系，發(fā)現(xiàn)氘核雖然是由一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子組成的，它的質(zhì)量卻不等于一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量之和。比較精確的計(jì)算表明，氘核的質(zhì)量比中子和質(zhì)子的質(zhì)量之和要小一些。9.2.2重核裂變【鈾核裂變】原子核里蘊(yùn)藏著巨大的能量，物理學(xué)家們很早就認(rèn)識(shí)到了，但是在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里卻一直找不到釋放核能的實(shí)際方法。重核裂變是指一個(gè)重核(核子數(shù)多)的原子核分裂兩個(gè)或兩個(gè)以上中等質(zhì)量原子核的變化過程，如U235的裂變。重核裂變的條件是中子的撞擊。質(zhì)能關(guān)系告訴我們，如果反應(yīng)后的原子核質(zhì)量之和，小于反應(yīng)前的原子核質(zhì)量之和，那么，這個(gè)反應(yīng)過程就可以釋放出巨大的能量。【鏈?zhǔn)椒磻?yīng)】鈾核裂變時(shí)，同時(shí)放出2~3個(gè)中子，如果這些中子再引起其他鈾235核裂變，就可使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，我們將這種反應(yīng)稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)9.2.2重核裂變圖9-15鈾235裂變反應(yīng)示意圖9.2.2重核裂變16A.TIF9.2.2重核裂變圖9-16鏈?zhǔn)椒磻?yīng)9.2.2重核裂變圖9-17原子彈

a)早期的原子彈實(shí)圖b)原子彈引爆原理示意圖9.2.3核能的開發(fā)利用【核反應(yīng)堆】原子彈爆炸時(shí)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度是無法控制的。那么，圖9-18核反應(yīng)堆示意圖怎樣才能使原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的巨大能量釋放出來呢？科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，用人工方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，可以使核能比較平衡地釋放出來，于是人們制成了核反應(yīng)堆。反應(yīng)堆是核電站的核心設(shè)施。反應(yīng)堆是一種利用核燃料的可控裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來工作的設(shè)備，如圖9-18所示。核燃料是反應(yīng)堆(原子彈)中用來進(jìn)行原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的物質(zhì)，也稱為裂變物質(zhì)。常用核燃料是天然鈾或濃縮鈾(其中鈾235元素占3%~4%)，一般制成圓柱形、長(zhǎng)方形、球形等，其中以圓柱形居多。9.2.3核能的開發(fā)利用【核電站】核電站是利用原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量大規(guī)