Formelsammlung Physik: Atom- und Kernphysik

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Aufbau von Atomen

Energiebilanz für emittiertes oder absorbiertes Licht	$\Delta E=E_{n}-E_{m}\,$ $\Delta E=h\cdot f$	$E_{n},E_{m}$ = Energieniveaus des Atoms $f$ = Frequenz des Lichtes $h$ = Planck-Konstante $h=6{,}62608\cdot 10^{-34}{\frac {\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} }}$
Spektralserien des Wasserstoffatoms	${\frac {1}{\lambda }}=R_{H}\cdot \left({\frac {1}{n^{2}}}-{\frac {1}{m^{2}}}\right)$ $f=R_{y}\cdot \left({\frac {1}{n^{2}}}-{\frac {1}{m^{2}}}\right)\qquad \|n<m$	$\lambda \,$ = Wellenlänge $R_{H}$ = Rydberg-Konstante $R_{H}=1{,}09737315\cdot 10^{7}\mathrm {m} ^{-1}$ $R_{y}\,$ = Rydberg-Frequenz $R_{y}=3{,}28984195\cdot 10^{15}\mathrm {Hz}$
Relative Atommasse	$A_{\mathrm {r} }={\frac {m_{\mathrm {A} }}{\mathrm {u} }}$	$m_{\mathrm {A} }$ = Masse des Atoms u = atomare Masseneinheit $1\,\mathrm {u} =1{,}660540\cdot 10^{-27}\,\mathrm {kg}$
Nukleonenzahl (Massenzahl)	$A=Z+N$	$X$ = Symbol des Elements $Z$ = Protonenzahl (Kernladungszahl, Ordnungszahl im Periodensystem) $A$ = Massenzahl $N$ = Neutronenzahl $m_{p}$ = Masse eines Protons $m_{p}=1{,}6726231\cdot 10^{-27}\,\mathrm {kg}$ $m_{n}$ = Masse eines Neutrons $m_{n}=1{,}6749286\cdot 10^{-27}\,\mathrm {kg}$ $c$ = Lichtgeschwindigkeit im Vakuum $c=2{,}99792458\cdot 10^{8}{\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {s} }}$
Symbolschreibweise	${}_{Z}^{A}X$
Kernmasse $m_{\mathrm {K} }$ und Massendefekt $\Delta m$	$m_{\mathrm {K} }<Z\cdot m_{p}+N\cdot m_{n}$ $\Delta m=\left(Z\cdot m_{p}+N\cdot m_{n}\right)-m_{\mathrm {K} }$
Kernbindungsenergie	$E_{\mathrm {B} }=\Delta m\cdot c^{2}$

Ionisierende Strahlung

Aktivität einer radioaktiven Substanz	$A={\frac {\Delta N}{\Delta t}};\qquad A=A_{0}\cdot e^{-\lambda \cdot t}$	$\Delta N$ = Anzahl der zerfallenen Atomkerne $\Delta t$ = Zeitspanne $A_{0}$ = Anfangsaktivität $E$ = von einem Körper aufgenommene Energie $m$ = Masse eines Körpers $N_{0}$ = Anzahl der zum Zeitpunkt t=0 vorhandenen, nicht zerfallenen Atomkerne $N$ = Anzahl der nicht zerfallenen Atomkerne $\lambda$ = Zerfallskonstante $t$ = Zeit $T_{1/2}$ = Halbwertszeit $e$ = Eulersche Zahl
Energiedosis	$D={\frac {E}{m}}$
Äquivalentsdosis	$H=D\cdot q$
Zerfallsgesetz	$N=N_{0}\cdot e^{-\lambda \cdot t}$ $N=N_{0}\cdot \left({\frac {1}{2}}\right)^{\frac {t}{T_{1/2}}}$
Halbwertszeit $T_{1/2}$	$T_{1/2}={\frac {\ln 2}{\lambda }}$

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