Радиоактивность. Виды радиоактивного излучения

1.

ЭКЗАМЕН ПО
ФИЗИКЕ

2.

-
-
Критерии оценок за экзамен:
50 - 74 балла —-оценка 3.
75 - 89 баллов —---оценка 4.
90- 100 баллов —-— оценка 5.
В данном тесте тоже два
задания, время ограничено.
Свою оценку вы сами можете
рассчитать.

3.

История вопроса.
1896 г. - французский физик А. Беккерель, изучая явления люминесценции солей
урана, установил, что урановая соль испускает лучи неизвестного типа, которые
проходят через бумагу, дерево, тонкие металлические пластины, ионизирует
воздух.
1898 г. - Мария Склодовская – Кюри, исследуя урановые руды, обнаружила
новые химические элементы: полоний, радий.
1898 г. - Э. Резерфорд выделил 2 вида лучей: альфа - лучи и бета – лучи.
1900 г. - П. Виллард открыл гамма – лучи.
1902 г. - Э. Резерфорд и Ф. Содди доказали, что в результате радиоактивного
распада происходит превращение атомов одного химического элемента в атомы
другого химического элемента, сопровождаемое испусканием различных частиц.

4.

На расстоянии 6020 см друг от друга расположены два одинаковых по модулю и знаком точечные
заряды, они отталкиваются с силой 8181 мН. Определить значение каждого заряда.

5.

2) Расстояние между двумя точечными отрицательными зарядами, модули которых
равны 1111 нКл каждый, составляет 6565 см. Найти напряженность поля внутри отрезка,
соединяющего эти заряды.

6.

3) В однородное электрическое поле напряженностью 120120 В/м поместили электрон, который
движется вдоль силовых линий. Определи через какое время скорость электрона будет равна нулю.
Начальная скорость электрона 22 Мм/с?

7.

4) Вычислите значение заряда, если на его перемещение на 10 см в направлении силовых линий поля
была выполнена работа 2,4⋅10-4 Дж однородного электростатического поля напряженностью 120 Н /
Кл Ответ укажи в мкКл.

8.

5) На расстоянии 3 см от заряда 4 нКл, находящегося в жидком диэлектрике, напряженность поля
равна 20 кВ/м. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?

9.

6) Электроемкость плоского конденсатора равна 2 мкФ. Если между пластинами помещается слой
слюды толщиной d= 0,1 мм, найдите площадь пластины конденсатора. Ответ округли до десятых.

10.

Антуан Анри Беккерель (1852 ― 1908) ― французский физик.
Беккерель исследовал люминесценцию солей урана, и, закончив
работу, завернул образец ― узорчатую металлическую пластинку,
покрытую урановой солью, ― в чёрную, плотную, непрозрачную
бумагу и положил его на коробку с фотопластинками.
Вынув позже коробку с фотопластинками и проявив их, Беккерель
обнаружил, что они засвечены ― на фотопластинке проявилось
изображение узорчатой металлической пластинки. Беккерель
предположил, что это было вызвано какими-то другими лучами, так
как свет попасть на пластинки не мог.
К тому времени Беккерель понимал, что излучение имеет свою особую природу. На него нельзя было
воздействовать ни повышением температуры, ни изменением давления. Кроме того, им было выяснено, что оно
оказывает биологическое воздействие, на теле самого Беккереля от находившегося в его кармане препарата
образовались долго не заживавшие язвы.

11.

Радиоактивность ―способность нестабильных ядер
самопроизвольно
превращаться в другие ядра,
сопровождающееся испусканием частиц.
Свойства радиоактивных превращений:
скорость радиоактивных превращений (радиоактивного
распада) постоянна и не зависит от внешних воздействий;
радиоактивные превращения сопровождаются
выделением энергии.

12.

Виды радиоактивного излучения.
Альфа- лучи
Бета- лучи
Гамма- лучи
Тяжелые
положительно
заряженные
частицы (ядра
атомов гелия).
Легкие
отрицательно
заряженные
частицы
(тождественны
электронам).
Нейтральное
излучение ( масса
покоя равна нулю).

13.

14.

4
2
He
Y
0
1
e

15.

Радиоактивность – новое свойство
вещества, связанное с наличием особых
излучений.
Радиоактивные вещества – это
вещества, испускающие излучения.

16.

Виды радиоактивности.
Естественная – явление самопроизвольного превращения
неустойчивых изотопов в устойчивые, сопровождающееся
испусканием частиц и излучением энергии.(Все элементы,
начиная с порядкового номера 82, обладают
радиоактивностью).
Искусственная

17.

Радиоактивность и радиация
Радиоактивность неустойчивость ядер некоторых
атомов, проявляющаяся в их
способности к
самопроизвольным
превращениям (распаду),
сопровождающимся испусканием
ионизирующего излучения или
радиацией.
Радиация (ионизирующее
излучение) - это частицы и гаммакванты, энергия которых
достаточно велика, чтобы при
воздействии на вещество
создавать ионы разных знаков.
Радиацию нельзя вызвать с
помощью химических реакций.

18.

Типы радиоактивного распада.
1.
2.
3.
Альфа - распад.
Бета - распад.
Гамма - излучение
.

19.

4
2
He
0
1
e
альфа-частица
(ядро атома гелия)
бета-частица
(электрон)
Y
Y –лучи –
электромагнитные волны
малой длины волны
10-8 – 10-11 см.

20.

Мария Склодовская-Кюри (1867 ―
1934) ― польский и французский физик и
химик. (впервые женщина заняла такую
должность). С 1914 года ― директор
открывшегося института радия.
Вместе с П. Кюри исследовала радиоактивное
излучение солей урана. Открыла радиоактивные
элементы полоний и торий. Получила
металлический радий. Испытала множество
элементов на радиоактивность, изучила свойства
радиоактивных элементов. Исследовала влияние
радиоактивности на живую клетку, предложила
использовать радиоактивные элементы в
медицине.

21.

Пьер Кюри (1859 ― 1906) ― французский
физик.
С 1897 года начинает заниматься явлением
радиоактивности. Один из создателей учения о
радиоактивности. Совместно с женой
М. Склодовской-Кюри открыл полоний и
радий (1898), исследовал радиоактивное
излучение. Ввёл термин «радиоактивность».
В 1903 году совместно с М. СклодовскойКюри и А.А. Беккерелем удостоен
Нобелевской премии по физике.
В честь Пьера и Марии Кюри назван
искусственный химический элемент ― кюрий.
Пьер Кюри трагически погиб 19 апреля
1906 года.

22.

Фредерик Содди (1877 ― 1956) ― английский
радиохимик. Родился в английском городе Истборне.
Содди создал теорию распада радиоактивных
элементов, согласно которой несколько самых
тяжёлых элементов становятся устойчивыми,
выбрасывая из своих ядер небольшие, но в
достаточной степени разрозненные единицы массы,
заряда и энергии в виде альфа-, бета- и гамма-частиц.
В процессе радиоактивного распада образуются
другие элементы. Открыл правило альфа-, бетараспадов.
Занимаясь радиоактивным распадом радия, Содди экспериментально доказал, что в
результате распада радия образуется гелий. Это был первый документально
подтверждённый случай образования одного элемента из другого.

23.

24.

25.

Альфа- распад.
Превращение атомных ядер, сопровождаемое
испусканием альфа- частиц.
А X→A-4 Y+4 He+hν
Z
Z-2
2
Где
A-4 Y - символ дочернего ядра,
Z-2
4 He - ядро атома гелия,
2
hν - квант энергии, испускаемой ядром.

26.

27.

214
84
Po
Pb He
210
82
4
2
При α-распаде элемент смещается на две клетки к началу таблицы
Менделеева

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

Бета- распад.
Превращение атомных ядер, сопровождаемое
выбросом потока электронов, рождающихся в
результате превращения нейтронов в протоны.
А
Z
A
X→
Y+
Z+1
0
е+
ν
-1
0
0
Где
0 е - испускаемые электроны
-1
0 ν-испускаемая элементарная частица (антинейтрино).
0

35.

239
93
Np
Pu
239
94
0
1
e
0
0
При β-распаде, если происходит излучение электрона, элемент смещается на одну клетку
ближе к концу таблицы Менделеева

36.

А X→A
0 е+0 ν
Y+
Z
Z+1
-1
0

37.

А X→A
0 е+0 ν
Y+
Z
Z+1
-1
0

38.

39.

40.

Гамма- излучение.
Возникает при ядерных превращениях и представляет собой
электромагнитное излучение; имеет высокую энергию.

41.

Проникающая способность лучей.
Альфа-лучи - лист бумаги,
несколько см слоя воздуха.
Бета-лучи – алюминиевая
пластина толщиной в
несколько мм.
Гамма-лучи - алюминиевая
пластина толщиной в десятки
см.

42.

Эрнест Резерфорд (1871 ― 1937) ― английский физик.
18 июля 1898 года Парижской академии наук была представлена работа
Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри, вызвавшая огромный интерес
Резерфорда. В этой работе авторы указывали, что кроме урана
существуют и другие радиоактивные элементы. Позже Резерфорд ввёл
одну из характеристик таких элементов — период полураспада.
В 1902 ― 1903 годах Резерфорд совместно с Ф. Содди пришёл к общему закону радиоактивных
превращений. Это открытие стало одним из важнейших научных событий начала ХХ века.

43.

Вероятность распада
Характеризует относительное уменьшение числа ядер
за 1 с (на что указывает знак минус)
λ= - ΔΝ / ΝΔτ
Вероятность распада не зависит ни от числа ядер, ни от
времени наблюдения. Поэтому ее называют
постоянной распада.

44.

Закон радиоактивного распада.
Установлен Ф. Содди.
Опытным путем доказан
Резерфордом.
N=N0*2t/T
Где
N- число радиоактивных атомов

45.

Период полураспада
Это время, за которое распадается половина
первоначального количества ядер, или
время, по прошествии которого остается не
распавшейся половина первоначального
числа ядер:
t=T1/2, если Ν = Ν0/2
T1/2 = 0,693/λ

46.

Периоды полураспада
Уран – 4,5 млрд. лет
Протактиний – 32
Радий – 1590 лет
Радон – 3825 сут
Радий С (изотоп полония) – 1,5 ·10-4 с

47.

Активность (А)
Величина, равная модулю отношения числа распавшихся атомов ко
времени, за которое произошли эти распады
Единицей А служит беккерель(Бк): 1 Бк – это активность ядер в
радиоактивном источнике, в котором за 1 с происходит один акт
распада ядра
Внесистемными единицами А служат:
кюри: 1 Ки = 3,7 ·1010 Бк;
милликюри: 1мКи = 3,7 ·107 Бк;
микрокюри: 1 мкКи = 3,7 · 104 Бк.

48.

Джеймс Чедвик (1891 ― 1974) ― английский физик. Родился в Боллингтоне.
Основные труды Чедвика посвящены радиоактивности и ядерной физике. В
1920 году, исследуя рассеяние α-частиц на ядрах платины, серебра и меди,
измерил заряды этих ядер, чем экспериментально доказал справедливость
модели атома. Резерфорда и подтвердил равенство их порядковому номеру
элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.
Нейтрон ― электрически нейтральная частица. Масса
нейтрона m = 1,675∙ 10–27 кг.
Нейтроны устойчивы только в стабильных ядрах.
Свободный нейтрон ― нестабильная частица.
В 1932 году, исследуя излучение, возникающее при бомбардировке
бериллиевой мишени альфа-частицами, Чедвик показал, что оно
представляет собой поток нейтральных частиц ― нейтронов.

49.

Ядро состоит из протонов и нейтронов.
Число протонов в ядре равно атомному номеру элемента, число
нейтронов ― массовому числу (приблизительно равному массе
атома) минус зарядовое число.
Ядерные силы ― силы, действующие между нуклонами (нейтронами
и протонами) ядра.

50.

Энергия связи ядра равна минимальной работе, которую надо совершить, чтобы ядро распалось на составляющие
его нуклоны.
Энергия связи ― это та энергия, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц ― нейтронов и
протонов.
Eсв = ΔMc2.
При образовании ядра уменьшается энергия системы.
Суммарная масса частиц, входящих в состав ядра, всегда больше массы ядра.
ΔM = Zmp + Nmn − Mя
дефект массы

51.

52.

Ядерные реакции – изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с
другом.
3
7 Li
+ 11 H = 2 4He + 2 4He
Энергетический выход ядерной реакции ― это разность энергий покоя ядер и частиц, вступивших в
реакцию, и энергий покоя ядер и частиц, возникших в результате реакции.
Q =(m1 + m2 – m3 - m4 ) c2

53.

54.

55.

Ядерный реактор ― это устройство, в котором в результате управляемой цепной реакции деления ядер выделяется
энергия.

56.

Критическая масса ― минимальная масса
делящегося вещества, при которой может
происходить цепная реакция деления.
Критическая масса урана составляет около 50
кг.

57.

Критическая масса ― минимальная масса
делящегося вещества, при которой может
происходить цепная реакция деления.
Критическая масса урана составляет около 50 кг.

58.

Выделение огромной энергии.
Повышение температуры урана до
миллиона градусов.
Превращение всех веществ, включая уран,
в пар.
Быстрое расширение раскалённого шара,
сжигающего всё на своём пути.
Яркое излучение.
Образование ударной волны большой
разрушительной силы.
Образование в месте взрыва воронки.

59.

Хиросима после ядерного взрыва