неоднородность радиоактивного излучения можно доказать

Радиоактивность. Альфа-, бета-, гамма-излучения. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома

1. Радиоактивностью называют явление самопроизвольного излучения некоторых химических элементов, а вид этого излучения называют радиоактивным излучением. Первым радиоактивное излучение обнаружил Анри Беккерель, который, проводя эксперименты с солями урана, по почернению фотопластинки установил, что они самопроизвольно испускают невидимое излучение сильной проникающей способности. В дальнейшем было обнаружено, что не только уран, но и такие элементы, как радий и полоний, тоже испускают невидимое излучение.

Радиоактивность, которой обладают вещества, существующие в природе, называют естественной радиоактивностью. Она проявляется у всех элементов таблицы Д.И. Менделеева, порядковый номер которых больше 83. В дальнейшем было установлено, что и некоторые искусственно полученные вещества радиоактивны.

2. Резерфорд, изучая радиоактивное излучение, обнаружил его сложный состав. Он поместил радиоактивный препарат в свинцовый сосуд с отверстием (рис. 106). Над сосудом расположил фотопластинку, на которую падало радиоактивное излучение, выходившее через отверстие и прошедшее через магнитное поле.

Когда фотопластинку проявили, то на ней обнаружили три тёмных пятна. Одно пятно располагалось точно напротив отверстия. Это значит, что магнитное поле на него не действовало и заряженных частиц в этом излучении нет. Его назвали гамма-излучением (​ \( \gamma \) ​-излучение). Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение или поток фотонов.

Наличие двух боковых пятен по разную сторону от центрального означает, что существуют два излучения, состоящие из частиц, имеющих заряды противоположных знаков. Эксперимент показывает, что одно из них представляет собой поток положительно заряженных частиц. Их назвали ​ \( \alpha \) ​-частицами. Другое излучение состоит из отрицательно заряженных частиц. Их назвали ​ \( \beta \) ​-частицами.

3. Первую модель строения атома предложил Джозеф Джон Томсон, после того как он открыл электрон — частицу с наименьшим электрическим зарядом. Он представлял атом в виде шара из положительно заряженного вещества, в который вкраплены электроны. При этом положительный заряд шара равен суммарному заряду электронов. Модель атома Томсона называют «пудингом с изюмом». Используя эту модель, можно было объяснить электрическую проводимость веществ, явление электризации тел и др.

Проводя опыты по изучению строения вещества, Резерфорд показал несостоятельность модели Томсона. Резерфорд облучал тонкую металлическую фольгу ​ \( \alpha \) ​-частицами, имеющими большую энергию. В соответствии с моделью Томсона а-частицы должны были отражаться от атома. Однако очень небольшое число частиц рассеивалось на углы от 90° до 180°. Большинство частиц проходило через фольгу, отклоняясь от направления движения на незначительные углы.

В результате экспериментов Резерфорд предложил новую модель строения атома, названную планетарной моделью. Он сделал следующие выводы:

Таким образом, в соответствии с моделью атома Резерфорда в центре атома расположено положительное ядро, вокруг которого движутся отрицательно заряженные электроны. Поскольку масса электронов мала, то масса атома в основном сосредоточена в ядре.

Так как атом в целом нейтрален, то положительный заряд ядра должен быть равен суммарному заряду электронов. Число электронов в нейтральном атоме равно порядковому номеру ​ \( Z \) ​ элемента в периодической системе Д.И. Менделеева. Заряд атомного ядра ​ \( q_я \) ​ равен произведению \( Z \) ​ и заряда электрона ​ \( e \) ​: ​ \( q_я=Z\cdot e \) ​.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Какой из типов радиоактивного излучения представляет собой поток положительно заряженных частиц?

1) ​ \( \alpha \) ​-излучение
2) ​ \( \beta \) ​-излучение
3) ​ \( \gamma \) ​-излучение
4) поток нейтронов

2. При исследовании естественной радиоактивности были обнаружены три вида излучений: альфа-излучение, бета-излучение и гамма-излучение. Что представляет собой гамма-излучение?

1) поток электронов
2) поток нейтронов
3) поток ядер атомов гелия
4) электромагнитное излучение

3. При исследовании естественной радиоактивности были обнаружены три вида излучений: альфа-излучение (поток альфа-частиц), бета-излучение (поток бета-частиц) и гамма-излучение. Каковы знак и модуль заряда бета-частиц?

1) отрицательный и равный элементарному заряду
2) положительный и равный по модулю двум элементарным зарядам
3) положительный и равный по модулю элементарному заряду
4) альфа-частицы не имеют заряда

4. Радиоактивный препарат помещен в магнитное поле. В этом поле не отклоняются

1) только А
2) только А и Б
3) только В
4) только А и В

5. Какое из трёх типов излучения — ​ \( \alpha \) ​, ​ \( \beta \) ​ или ​ \( \gamma \) ​ — обладает наименьшей проникающей способностью?

1) ​ \( \alpha \) ​
2) \( \beta \)
3) \( \gamma \)
4) проникающая способность всех типов излучения одинакова

6. Какой вывод можно было сделать из результатов опытов Резерфорда?

1) атом представляет собой положительно заряженный шар, в который вкраплены электроны
2) ядро атома имеет такие же размеры, что и ​ \( \alpha \) ​-частицы
3) атом имеет положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны
4) атом излучает и поглощает энергию порциями

7. Почему в опыте Резерфорда большая часть ​ \( \alpha \) ​-частиц практически не отклоняется от прямолинейной траектории?

8. Суммарный заряд электронов в нейтральном атоме:

1) отрицательный и равен по модулю заряду ядра
2) положительный и равен по модулю заряду ядра
3) может быть положительным или отрицательным, но равным по модулю заряду ядра
4) отрицательный и всегда больше по модулю заряда ядра

9. Число электронов в нейтральном атоме равно

1) числу нейтронов в ядре
2) числу протонов в ядре
3) суммарному числу нейтронов и протонов
4) разности между числом протонов и нейтронов

10. Атом становится отрицательно заряженным ионом, если

1) он потеряет электроны
2) к нему присоединятся электроны
3) он потеряет протоны
4) к нему присоединятся протоны

11. Установите соответствие между видом излучения (в левом столбце таблицы) и его характеристикой (в правом столбце таблицы). В таблице под номером вида излучения левого столбца запишите соответствующий номер выбранного вами элемента правого столбца.

ВЕЛИЧИНА
A. Альфа-излучение
Б. Бета-излучение
B. Гамма-излучение

ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗЛУЧЕНИЯ
1. Отрицательный заряд, равный двум элементарным зарядам
2. Отрицательный заряд, равный элементарному заряду
3. Положительный заряд, равный по модулю двум элементарным зарядам
4. Положительный заряд, равный по модулю элементарному заряду
5. Отсутствие заряда

12. Из приведённых ниже высказываний выберите 2 правильных и запишите их номера в таблицу.

1) магнитное поле не действует на гамма-излучение
2) магнитное поле сильнее отклоняет альфа-частицы
3) магнитное поле сильнее отклоняет бета-частицы
4) все три вида излучения, обнаруженные при исследовании естественной радиоактивности, отклоняются магнитным полем
5) радиоактивностью обладают все элементы таблицы Менделеева

Источник

Неоднородность радиоактивного излучения можно доказать

На основании исследований Фарадея можно было сделать вывод о существовании внутри атомов электрических зарядов.

Большую роль в развитии атомистической теории сыграл выдающийся русский химик Д. И. Менделеев, разработавший в 1869 году периодическую систему элементов, в которой впервые был поставлен вопрос о единой природе атомов.

Важным свидетельством сложной структуры атомов явились спектроскопические исследования, которые привели к открытию линейчатых спектров атомов. В начале XIX века были открыты дискретные спектральные линии в излучении атомов водорода в видимой части спектра. Впоследствии, в 1885 г. И. Бальмером были установлены математические закономерности, связывающие длины волн этих линий.

В 1896 году А. Беккерель обнаружил явление испускания атомами невидимых проникающих излучений, названное радиоактивностью. В последующие годы явление радиоактивности изучалось многими учеными (, П. Кюри, Э. Резерфорд и др.). Было обнаружено, что атомы радиоактивных веществ испускают три вида излучений различной физической природы (альфа-, бета- и гамма-лучи). Альфа-лучи оказались потоком ионов гелия, – потоком электронов, а гамма-лучи – потоком квантов жесткого рентгеновского излучения.

В 1897 году Дж. Томсон открыл электрон и измерил отношение заряда электрона к массе. Опыты Томсона подтвердили вывод о том, что электроны входят в состав атомов.

Таким образом, на основании всех известных к началу XX века экспериментальных фактов можно было сделать вывод о том, что атомы вещества имеют сложное внутреннее строение. Они представляют собой электронейтральные системы, причем носителями отрицательного заряда атомов являются легкие электроны, масса которых составляет лишь малую долю массы атомов. Основная часть массы атомов связана с положительным зарядом.

Перед наукой встал вопрос о внутреннем строении атомов.

От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, α-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка, способных светиться под ударами быстрых заряженных частиц. Сцинтилляции (вспышки) на экране наблюдались глазом с помощью микроскопа. Наблюдения рассеянных α-частиц в опыте Резерфорда можно было проводить под различными углами φ к первоначальному направлению пучка. Было обнаружено, что большинство α-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие α-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180°.

Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, несомненно явилась крупным шагом вперед в развитии знаний о строении атома. Она была совершенно необходимой для объяснения опытов по рассеянию α-частиц, однако оказалась неспособной объяснить сам факт длительного существования атома, т. е. его устойчивость. По законам классической электродинамики, движущийся с ускорением заряд должен излучать электромагнитные волны, уносящие энергию. За короткое время (порядка ) все электроны в атоме Резерфорда должны растратить всю свою энергию и упасть на ядро. То, что этого не происходит в устойчивых состояниях атома, показывает, что внутренние процессы в атоме не подчиняются классическим законам.

Источник

Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений. Закон радиоактивного распада.

Три вида радиоактивного излучения.
В 1899 г. Э. Резерфорд обнаружил, что радиоактивное излучение состоит из двух компонентов, которые он назвал «альфа-лучи» и «бета-лучи».
В 1900г. французский физик Ф. Вилард установил, что в состав излучения входят еще и гамма-лучи.

Опыт Резерфорда

Поведение радиоактивного излучения было изучено в магнитном поле. Радиоактивный элемент был помещен в узкий свинцовый стакан, напротив которого размещалась фотопластинка. Вся установка размещалась в вакууме.
В отсутствие магнитного поля на фотопластинке было обнаружено в центре одно пятно засветки от излучения.
В магнитном поле пучок излучения распался на три. Составляющие отклонялись в противоположные стороны: пятно на фотопластинке посередине оставляла составляющая, не имеющая заряда, две другие составляющие радиоактивного излучения отклонялись в противоположные стороны, что доказывало присутствие заряженных частиц в излучении.
В результате опыта Э.Резерфорд доказал, что радиоактивное излучение является неоднородным.

Свойства радиоактивных лучей

Их ионизирующая способность огромна, а так как на каждый акт ионизации тратится определенная энергия, то их проникающая способность незначительна: длина пробега в воздухе составляет 3—11 см, а в жидких и твердых средах — сотые доли миллиметра. Лист плотной бумаги полностью задерживает их. Надежной защитой от альфа-частиц является также одежда человека.

Поскольку альфа-излучение имеет наибольшую ионизирующую, но наименьшую проникающую способность, внешнее облучение альфа-частицами практически безвредно, но попадание их внутрь организма весьма опасно.

Гамма-излучение — это электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях. Оно, как правило, сопровождает бета-распад, реже альфа-распад. По своей природе гамма-излучение представляет собой электромагнитное поле с длиной волны 10

и см. Оно испускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность его значительно меньше, чем у бета-частиц и тем более у альфа-частиц.

Зато гамма-излучение имеет наибольшую проникающую способность и в воздухе может распространяться на сотни метров. Для ослабления его энергии в два раза необходим слой вещества (слой половинного ослабления) толщиной: воды — 23 см, стали — около 3, бетона — 10, дерева — 30 см.

Из-за наибольшей проникающей способности гамма-излучение является важнейшим фактором поражающего действия радиоактивных излучений при внешнем облучении.

Хорошей защитой от гамма-излучений являются тяжелые металлы, например свинец, который для этих целей используется наиболее часто.

Закон радиоактивного распада установлен Ф. Содди.

Опытным путем Э. Резерфорд установил, что активность радиоактивного распада убывает с течением времени.

Используя закон радиоактивного распада, можно определить число нераспавшихся атомов какого-то количества радиоактивного вещества в любой момент времени:

Время, за которое распадается половина первоначального числа радиоактивных ядер, называется периодом полураспада (Т).
Чем меньше период полураспада, тем меньше живут атомы, тем быстрее происходит распад.
Для разных химических элементов величина периода полураспада различна : от миллионных долей секунд (например, полоний)до миллиардов лет (например, уран).

2 Магнитные свойства вещества.

Вещества бывают парамагнитными, ферромагнитные и диамагнитные.

Парамагнитные— вещества, магнитная проницаемость которых немного больше, чем у вакуума. Попадая в магнитное поле, они немного усиливают его за счет своего магнетизма. Ферромагнитные- вещества, магнитная проницаемость которых во много раз больше, чем у вакуума. Попадая в магнитное поле, они намагничиваются и значительно усиливают его за счет своего магнетизма. Диамагнитные— вещества, магнитная проницаемость которых меньше, чем у вакуума. Они ослабляют магнитное поле, в которое попали. Магнитное поле внутри диамагнитного вещества меньше, чем снаружи.

Ферромагнетики- вещества, магнитная проницаемость которых во много раз больше, чем у вакуума. Их применяют для получения сильного магнитного поля. Попадая в магнитное поле, они намагничиваются и значительно усиливают его за счет своего магнетизма. В их атомах есть электроны, которые, двигаясь по орбитам вокруг ядер, совершают вращение вокруг своей оси. Магнитные поля таких электронов очень сильные и так расположены в пространстве, что при наложении усиливают друг друга. Внешнее магнитное поле у полюсов ферромагнетиков велико, так как велико и внутреннее

Температура Кюри при температуре, большей некоторой определённой для данного ферромагнетика, ферромагнитные свойства его исчезают. Эту температуру называют температурой Кюри по имени открывшего это явление французского учёного. Если сильно нагреть намагниченный гвоздь, то он потеряет способность притягивать к себе железные предметы. Для железа-753 0 С, никель 363 0 С, кобальт 1000 0 С. существуютт ферромагнитные сплавы, у которых температура Кюри меньше 100 0 C

Деление ядер урана происходит следующим образом: вначале в ядро попадает нейтрон, словно пуля в яблоко. В случае с яблоком пуля проделала бы в нем дыру, либо разнесла бы на куски. Когда же нейтрон попадает в ядро, то он захватывается ядерными силами. Нейтрон, как известно нейтрален, поэтому он не отталкивается электростатическими силами.

Итак, попав в состав ядра, нейтрон нарушает равновесие, и ядро возбуждается. Оно растягивается в стороны подобно гантели или знаку «бесконечность»: ∞. Ядерные силы, как известно, действуют на расстоянии, соизмеримом с размерами частиц. Когда ядро растягивается, то действие ядерных сил становится несущественным для крайних частиц «гантели», в то время как электрические силы действуют на таком расстоянии очень мощно, и ядро попросту разрывается на две части. При этом еще излучается два-три нейтрона.

Осколки ядра и выделившиеся нейтроны разлетаются на огромной скорости в разные стороны.

Осколки довольно быстро тормозятся окружающей средой, однако их кинетическая энергия огромна. Она преобразуется во внутреннюю энергию среды, которая нагревается. При этом величина выделяющейся энергии огромна. Энергия, полученная при полном делении одного грамма урана примерно равна энергии, получаемой от сжигания 2,5 тонн нефти.

При делении выделилось несколько (чаще всего два-три) нейтронов. Они на огромной скорости разлетаются в стороны и могут запросто попасть в ядра других атомов, вызвав в них реакцию деления. Это и есть цепная реакция.

То есть полученные в результате деления ядра нейтроны возбуждают и принуждают делиться другие ядра, которые в свою очередь сами излучают нейтроны, которые продолжают стимулировать деление дальше. И так до тех пор, пока не произойдет деление всех ядер урана в непосредственной близости.

При этом цепная реакция может происходить лавинообразно, например, в случае взрыва атомной бомбы. Количество делений ядер увеличивается в геометрической прогрессии за короткий промежуток времени. Однако цепная реакция может происходить и с затуханием.

Дело в том, что не все нейтроны встречают на своем пути ядра, которые они побуждают делиться. Как мы помним, внутри вещества основной объем занимает пустота между частицами. Поэтому некоторые нейтроны пролетают все вещество насквозь, не столкнувшись по пути ни с чем. И если количество делений ядер уменьшается со временем, то реакция постепенно затухает.

Чем больше масса – тем больше частиц встретит на своем пути летящий нейтрон и шансов попасть в ядро у него больше. Поэтому различают «критическую массу» урана – это такая минимальная масса, при которой возможно протекание цепной реакции.

Количество образовавшихся нейтронов будет равно количеству улетевших вовне нейтронов. И реакция будет протекать с примерно одинаковой скоростью, пока не выработается весь объем вещества. Это используют на практике на атомных электростанциях и называют управляемой ядерной реакцией

ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР— это устройство на атомной электростанции для получения атомной энергии.
Назначение ядерного реактора: преобразование внутренней энергии атомного ядра в электрическую энергию.
В ядерном реакторе осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер (при k = 1).
Ядерными реакторами оснащены все АЭС (атомные электростанции)

В термоядерную реакцию вступают легкие ядра, а в результате синтеза (слияния) они образуют более тяжелое ядро.
Такие термоядерные реакции при температурах в миллионы градусов идут в недрах Солнца, где ядра изотопов водорода, сливаясь вместе, образуют более тяжелое ядро атома гелия, при этом выделяется огромная энергия.

Ядерный реакция, происходящая в разогретом веществе называется термоядерной реакцией (синтезом).

2.Состав белого света. Световая сигнализация. Цвет на ж/д транспорте.

Спектр белого света состоит из электромагнитных волн, имеющих длину от 350 (фиолетовый) до 760 нм (красный).Белый свет – сложный, он состоит из 7 основных цветов:

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 664 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы

БИЛЕТ 25

Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы

План

1.Открытие радиоактивности.

2.Виды радиоактивных излучений.

3.Методы регистрации ядерных излучений.

4.Биологическое действие излучения.

1. Открытие радиоактивности.

В конце девятнадцатого ве­ка появились факты, свидетельствующие, что атом имеет сложное строение. Особенно это стало очевидно после того, как французский ученый Анри Беккерель в 1896 г. обнару­жил, что соли урана являются источником неизвестного в то время излучения. Испробовав различные химические соеди­нения урана, он установил, что соли урана испускают неви­димые лучи, которые сильно ионизируют воздух, действуют на фотопластинку, проникают через бумагу, картон и даже металл и вызывают некоторые другие явления.

В 1898 г. ученые Пьер Кюри и Мария Кюри-Склодовская открыли два новых химических элемента (радий и полоний), у которых излучение, аналогичное излучению урана, было значительно более сильным.

Радиоактивность – способность атомов некото­рых химических элементов к самопроизвольному из­лучению.

Химические элементы, обладающие радиоактивностью, на­зываются радиоактивными элементами.

Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц.

2. После открытия радиоактивных элементов началось исследование физической природы их излучения.

В 1899 г. Резерфорд, изучая ионизирующую способность радиоактивного излучения, обнаружил, что оно неоднородно и состоит из двух частей, которые он назвал α- и β-лучами. Ему удалось доказать, что α-лучи являются потоком ядер атомов гелия. В том же году А. Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов.

В 1900 г. французский физик П. Виллард установил, что в состав радиоактивного излучения входит и третья составляю­щая, которую он назвал γ-лучами. Изучение γ-лучей пока­зало, что они представляют собой электромагнитные волны, длина которых меньше, чем у рентгеновских лучей. Таким образом, было установлено, что радиоактивное излучение состоит из α-, β- и γ-лучей.

В 1903 г. Э. Резерфорд и его сотрудник Ф. Содди указали на то, что явление радиоактивности сопровождается превра­щением одного химического элемента в другой, например ра­дия в радон.

1) Найдем правило, в соответствии с которым изменяются массовое и зарядовое числа ядра при α-распаде (испускании α-частиц).

Превращения атомных ядер, которые сопровожда­ются испусканием α-частиц, называются α-распадом.

Поскольку α-частица является ядром гелия, уравнение α-распада в общем виде можно записать так: .

Альфа-распад уменьшает массовое число на 4, а зарядовое число на 2, т. е. перемещает элемент на две клетки к началу периодической системы.

Например, .

2) При β-распаде ядра из него вылетает электрон. При этом общее число нуклонов в ядре остается прежним, то есть мас­совое число ядра не изменяется. Заряд же ядра увеличивает­ся на е, так как электрон заряжен отрицательно.

Превращения атомных ядер, которые сопровожда­ются испусканием электронов, называются β-рас­падом.

При β-распаде: .

Бета-распад не изменяет массового числа, а зарядовое число увеличивает на 1, т.е. смещает элемент на одну клетку ближе к концу периодической системы.

Например, .

α-распад и β-распад являются следствиями двух законов сохранения, выполняющихся при радиоактивных превраще­ниях, – сохранения электрического заряда и массового числа:

сумма зарядов (массовых чисел) продуктов распада равна заряду (массовому числу) исходного ядра.

3) При γ-излучении из ядра вылетает фотон, который не имеет электрического заряда. Число нуклонов при этом не изменяется. Следовательно,

при γ-излучении зарядовое число ядра не изменяет­ся, то есть ядро остается ядром того же самого химического элемента с тем же самым массовым числом.

Процесс распада всех радиоактивных элементов идет до свинца. Свинец – конечный продукт распада.

Сцинтилляционный счетчик

В 1903 г. У. Крупе заметил, что α-частицы, испускаемые радио­активным аппаратом, попадая на покрытый сернистым цинком эк­ран, вызывают свечение. Устройство было использовано Э. Резер­фордом. Сцинтилляции теперь наблюдают и считают не визуально, а с помощью специальных устройств – сцинтилляционных счетчиков.

Камера Вильсона.

Счетчики позволяют лишь регистри­ровать факт прохождения через них частицы и фиксировать некоторые ее характеристики.

В камере же Вильсона, создан­ной в 1912 г., быстрая заряженная частица оставляет след, который можно наблюдать непосредственно или сфотогра­фировать.

Принцип действия камеры Вильсона основан на кон­денсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды. Эти ионы создает вдоль своей траектории движущаяся заряженная частица.

Устройство:

Камера Вильсона представляет собой герметически за­крытый сосуд, заполненный парами воды или спирта, близ­кими к насыщению (рис. 13.2).

При резком опускании поршня, вызванном уменьшением давления под ним, пар в камере адиабатно (теплоизолированная система) расширяется. Вследствие этого происхо­дит охлаждение, и пар становится перенасыщенным.

Это — неустойчивое состояние пара: он легко конденсируется, если в сосуде появляются центры конденсации.

Центрами конденсации становятся ионы, которые образует в рабочем пространстве камеры пролетевшая частица.

Если частица проникает в камеру сразу после расширения пара, то на ее пути появляются капельки воды.

Эти капельки образуют видимый след пролетевшей частицы — трек (рис. 13.3).

За­тем камера возвращается в исходное состояние, и ионы уда­ляются электрическим полем. В зависимости от размеров камеры время восстановления рабочего режима варьирует­ся от нескольких секунд до десят­ков минут.

Информация, которую дают тре­ки в камере Вильсона, значительно богаче той, которую могут дать счетчики. По длине трека можно определить энергию частицы, а по числу капелек на единицу длины трека — ее скорость. Чем длиннее трек частицы, тем больше ее энер­гия. А чем больше капелек воды об­разуется на единицу длины трека, тем меньше ее скорость. Частицы с большим зарядом оставляют трек большей толщины.

Советские физики П. JI. Капица и Д. В. Скобельцын предложили помещать камеру Вильсона в однородное магнитное поле. Магнитное поле действует на дви­жущуюся заряженную частицу с определенной силой (си­лой Лоренца). Эта сила искривляет траекторию частицы, не изменяя модуля ее скорости. Трек имеет тем большую кривизну, чем больше заряд частицы и чем меньше ее мас­са. По кривизне трека можно определить отношение заря­да частицы к ее массе. Если известна одна из этих вели­чин, то можно вычислить другую. Например, по заряду частицы и кривизне ее трека можно найти массу частицы.

Пузырьковая камера

В 1952 г. американским ученым Д. Глейзером было предложено использовать для обнару­жения треков частиц перегретую жидкость. В такой жид­кости на ионах (центрах парообразования), образующихся при движении быстрой заряженной частицы, появляются пузырьки пара, дающие видимый трек. Камеры данного типа были названы пузырьковыми.

В исходном состоянии жидкость в камере находится под высоким давлением, предохраняющим ее от закипания, не­смотря на то, что температура жидкости несколько выше температуры кипения при атмосферном давлении. При рез­ком понижении давления жидкость оказывается перегре­той, и в течение небольшого времени она будет находиться в неустойчивом состоянии. Заряженные частицы, проле­тающие именно в это время, вызывают появление треков, состоящих из пузырьков пара (рис. 13.4). В качестве жид­кости используются главным образом жидкий водород и пропан. Длительность рабочего цикла пузырьковой каме­ры невелика — около 0,1 с.

Преимущество пузырьковой камеры перед камерой Виль­сона обусловлено большей плотностью рабочего вещества. Пробеги частиц вследствие этого оказываются достаточно короткими, и частицы даже больших энергий застревают в камере. Это позволяет наблюдать серию последователь­ных превращений частицы и вызываемые ею реакции.

Доза излучения.

Воздействие излучений на живые орга­низмы характеризуется дозой излучения. Поглощенной до­зой излучения называется отношение поглощенной энер­гии Е ионизирующего излучения к массе т облучаемого вещества:

(13.6)

В СИ поглощенную дозу излучения выражают в грэях (сокращенно: Гр). 1 Гр равен поглощенной дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передает­ся энергия ионизирующего излучения 1 Дж:

Рентген.

Характер воздействия излучения зависит не только от дозы поглощенного излучения, но и от его вида.

Различие биологического воздействия видов излучения характеризу­ется коэффициентом качества k. За единицу принимается коэффициент качества рентгеновского и гамма-излучения.

Самое большое значение коэффициента качества у а-частиц (k = 20), а-лучи являются самыми опасными, так как вызывают самые большие разрушения живых клеток.

Для оценки действия излучения на живые организмы вводится специальная величина — эквивалентная доза по­глощенного излучения. Это произведение дозы поглощен­ного излучения на коэффициент качества:

Единица эквивалентной дозы — зиверт (Зв). 1 Зв — эквивалентная доза, при которой доза поглощенного гам­ма-излучения равна 1 Гр.

Максимальное значение эквивалентной дозы, после ко­торого происходит поражение организма, выражающееся в нарушении деления клетки или образовании новых кле­ток, 0,5 Зв.

Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного из­лучения за счет естественного радиационного фона (косми­ческие лучи, радиоактивные изотопы земной коры и т. д.) составляет 2 мЗв в год.

БИЛЕТ 25

Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы

План

1.Открытие радиоактивности.

2.Виды радиоактивных излучений.

3.Методы регистрации ядерных излучений.

4.Биологическое действие излучения.

1. Открытие радиоактивности.

В конце девятнадцатого ве­ка появились факты, свидетельствующие, что атом имеет сложное строение. Особенно это стало очевидно после того, как французский ученый Анри Беккерель в 1896 г. обнару­жил, что соли урана являются источником неизвестного в то время излучения. Испробовав различные химические соеди­нения урана, он установил, что соли урана испускают неви­димые лучи, которые сильно ионизируют воздух, действуют на фотопластинку, проникают через бумагу, картон и даже металл и вызывают некоторые другие явления.

В 1898 г. ученые Пьер Кюри и Мария Кюри-Склодовская открыли два новых химических элемента (радий и полоний), у которых излучение, аналогичное излучению урана, было значительно более сильным.

Радиоактивность – способность атомов некото­рых химических элементов к самопроизвольному из­лучению.

Химические элементы, обладающие радиоактивностью, на­зываются радиоактивными элементами.

Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц.

2. После открытия радиоактивных элементов началось исследование физической природы их излучения.

В 1899 г. Резерфорд, изучая ионизирующую способность радиоактивного излучения, обнаружил, что оно неоднородно и состоит из двух частей, которые он назвал α- и β-лучами. Ему удалось доказать, что α-лучи являются потоком ядер атомов гелия. В том же году А. Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов.

В 1900 г. французский физик П. Виллард установил, что в состав радиоактивного излучения входит и третья составляю­щая, которую он назвал γ-лучами. Изучение γ-лучей пока­зало, что они представляют собой электромагнитные волны, длина которых меньше, чем у рентгеновских лучей. Таким образом, было установлено, что радиоактивное излучение состоит из α-, β- и γ-лучей.

В 1903 г. Э. Резерфорд и его сотрудник Ф. Содди указали на то, что явление радиоактивности сопровождается превра­щением одного химического элемента в другой, например ра­дия в радон.

1) Найдем правило, в соответствии с которым изменяются массовое и зарядовое числа ядра при α-распаде (испускании α-частиц).

Превращения атомных ядер, которые сопровожда­ются испусканием α-частиц, называются α-распадом.

Поскольку α-частица является ядром гелия, уравнение α-распада в общем виде можно записать так: .

Альфа-распад уменьшает массовое число на 4, а зарядовое число на 2, т. е. перемещает элемент на две клетки к началу периодической системы.

Например, .

2) При β-распаде ядра из него вылетает электрон. При этом общее число нуклонов в ядре остается прежним, то есть мас­совое число ядра не изменяется. Заряд же ядра увеличивает­ся на е, так как электрон заряжен отрицательно.

Превращения атомных ядер, которые сопровожда­ются испусканием электронов, называются β-рас­падом.

При β-распаде: .

Бета-распад не изменяет массового числа, а зарядовое число увеличивает на 1, т.е. смещает элемент на одну клетку ближе к концу периодической системы.

Например, .

α-распад и β-распад являются следствиями двух законов сохранения, выполняющихся при радиоактивных превраще­ниях, – сохранения электрического заряда и массового числа:

сумма зарядов (массовых чисел) продуктов распада равна заряду (массовому числу) исходного ядра.

3) При γ-излучении из ядра вылетает фотон, который не имеет электрического заряда. Число нуклонов при этом не изменяется. Следовательно,

при γ-излучении зарядовое число ядра не изменяет­ся, то есть ядро остается ядром того же самого химического элемента с тем же самым массовым числом.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник