कक्षा 12 भौतिक विज्ञान अध्याय 13: नाभिक (महत्वपूर्ण नोट्स)

1. नाभिकीय संरचना तथा नाभिकों के प्रकार (Nuclear Structure & Types)

प्रत्येक परमाणु का नाभिक प्रोटॉनों (p) और न्यूट्रॉनों (n) से मिलकर बना होता है, जिन्हें सामूहिक रूप से नुकियान (Nucleons) कहते हैं। नाभिक को _ZX^A द्वारा प्रदर्शित किया जाता है (जहाँ Z परमाणु क्रमांक तथा A द्रव्यमान संख्या है)।

• समस्थानिक (Isotopes): वे नाभिक जिनमें प्रोटॉनों की संख्या (Z) समान होती है लेकिन द्रव्यमान संख्या (A) भिन्न होती है (जैसे: ₁H¹, ₁H²)।
• समभारिक (Isobars): वे नाभिक जिनकी द्रव्यमान संख्या (A) समान होती है लेकिन परमाणु क्रमांक (Z) भिन्न होते हैं (जैसे: ₁H³ और ₂He³)।
• समन्यूट्रॉनिक (Isotones): वे नाभिक जिनमें न्यूट्रॉनों की संख्या (A - Z) समान होती है (जैसे: ₁H³ और ₂He⁴ दोनों में 2 न्यूट्रॉन हैं)।

2. द्रव्यमान क्षति (Mass Defect - Δm)

किसी नाभिक का वास्तविक कुल द्रव्यमान, उसमें उपस्थित स्वतंत्र न्यूक्लियनों (प्रोटॉनों व न्यूट्रॉनों) के कुल द्रव्यमान से हमेशा कुछ कम होता है। द्रव्यमान के इस अंतर को ही द्रव्यमान क्षति कहते हैं:

Δm = [Z m_p + (A - Z)m_n] - M

(जहाँ m_p प्रोटॉन का द्रव्यमान, m_n न्यूट्रॉन का द्रव्यमान तथा M नाभिक का वास्तविक द्रव्यमान है।) यह लुप्त हुआ द्रव्यमान ही आइंस्टीन के संबंध (E = Δmc²) के अनुसार बंधन ऊर्जा के रूप में बाहर निकलता है।

3. बंधन ऊर्जा (Binding Energy)

किसी नाभिक को उसके न्यूक्लियनों (प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों) में अलग-अलग करने के लिए जितनी बाहरी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, उसे उस नाभिक की बंधन ऊर्जा कहते हैं।
• प्रति न्यूक्लियन बंधन ऊर्जा: कुल बंधन ऊर्जा और नाभिक में उपस्थित न्यूक्लियनों की कुल संख्या (A) के अनुपात को प्रति न्यूक्लियन बंधन ऊर्जा कहते हैं। यह मान जितना अधिक होता है, नाभिक उतना ही अधिक स्थायी (Stable) होता है।

4. नाभिकीय संलयन तथा नाभिकीय विखंडन (Nuclear Fusion & Fission)

• नाभिकीय विखंडन (Nuclear Fission): जब एक भारी नाभिक (जैसे यूरेनियम) पर मंद गति के न्यूट्रॉनों की बौछार की जाती है, तो वह लगभग समान आकार के दो हल्के नाभिकों में टूट जाता है और अत्यधिक मात्रा में ऊर्जा मुक्त होती है (जैसे परमाणु बम का सिद्धांत)।
• नाभिकीय संलयन (Nuclear Fusion): जब दो या दो से अधिक हल्के नाभिक मिलकर एक भारी नाभिक का निर्माण करते हैं, तो इस प्रक्रिया को नाभिकीय संलयन कहते हैं (जैसे सूर्य और तारों में ऊर्जा का मुख्य स्रोत)।

5. रेडियोधर्मिता (Radioactivity)

कुछ भारी और अस्थिर नाभिकों से स्वतः ही अदृश्य किरणें (α, β, γ किरणें) उत्सर्जित होती रहती हैं। इस स्वतः होने वाली घटना को रेडियोधर्मिता (या रेडियोएक्टिवता) कहते हैं।
• रेडियोएक्टिव क्षय नियमानुसार, किसी क्षण सक्रिय परमाणुओं की संख्या घटने की दर उस क्षण उपस्थित परमाणुओं की संख्या के अनुक्रमानुपाती होती है: N = N₀e^-λt।

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