Teorija

Kodola lādiņš
Visiem dabā eksistējošiem atomiem ir pozitīvi lādēts kodols. Kodola lādiņš
 
q = Ze,
 
kur Z – elementa kārtas skaitlis ķīmisko elementu periodiskajā tabulā, bet e – elementārlādiņš. Pašlaik fizikā zināmais elementārlādiņa lielums ir 1,60217653(14)1019C Aprēķiniem izmanto vērtību 1e=1,61019C. Kodolu ietver elektronu apvalks, kas satur Z elektronus. Katra elektrona lādiņš ir negatīvs un tā modulis ir 1 e.
 
Piemērs:
Nātrija Na kārtas skaitlis Z = 11. 
Nātrija atoma kodola lādiņš  q=111,61019=1,81018C. Lai elements būtu neitrāli lādēts, nātrija atoma kodolu aptver elektronu apvalks, kas satur 11 elektronus.
 
Enerģijas emisija un absorbcija atomos 
Lai elektrons nokļūtu kādā ierosinātā stāvoklī, tam jāabsorbē enerģijas porcija jeb kvants, kuru gaismas gadījumā sauc par fotonu.
 
Ja elektrons pārvietojas no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku (piem. no ierosināta uz neierosinātu), tad atoms izstaro fotonu, kura enerģiju var aprēķināt pēc šādas sakarības
E=E1E2,
kur E1 un E2 ir atoma enerģija attiecīgajos līmeņos.
 
Šāda atomu radītā starojuma viļņa garumu λ aprēķina, izmantojot sakarību
E=hcλ, kur
 h – Planka konstante, c – gaismas ātrums vakuumā.
 
Piemērs:
Ūdeņraža enerģijas līmeņi ir
E1=13,60eV
E2=3,40eV
Ja elektrons pārvietojas no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku, tiek izstarots fotons, kura enerģiju aprēķina:
E=E1E2=3,4013,60=10,20eV
 
Planka konstantes un gaismas ātruma reizinājums ir
hc=1,98641025Jm=1239,8eVnm
 
Šajā gadījumā ērtāk izvēlēties mērvienību, kur ir elektronvolti, jo izrēķinātā enerģija ir elektronvoltos.
 
E=hcλ, no kā seko λ=hcE=1239,8eVnm10,2eV=121,5nm
 
Tātad tiks izstarots fotons, kura viļņa garums ir 121,5 nm.
 
Radioaktīvā sabrukšana
Radioaktivitāte ir dažu atomu kodolu spēja pašiem no sevis sabrukt, kā rezultātā veidojas jauni, atšķirīgi kodoli (vai arī mainās kodola iekšējā enerģija). Pastāv trīs galvenie radioaktīvās sabrukšanas veidi: alfa sabrukšana, beta sabrukšana un gamma sabrukšana. Alfa sabrukšanas procesā kodols izmet pozitīvi lādētu alfa daļiņu (hēlija atoma kodolu). Šis sabrukšanas veids ir raksturīgs smagajiem elementiem, un to bieži pavada gamma starojums. Beta sabrukšanas procesā radioaktīvais kodols izstaro beta daļiņu (elektronu vai pozitronu).
 
Katram radioaktīvajam izotopam ir savs pussabrukšanas periods T12 – laiks, kādā sabrūk puse sākotnējo kodolu. Pussabrukšanas periods dažādiem kodoliem mainās plašās robežās - no sekunžu daļām līdz miljoniem gadu.