"Естественная радиоактивность"
электронный образовательный ресурс по физике (11 класс)

Слайд 1

Естественная радиоактивность © Богданова Ирина Викторовна, ГБОУ школа №617 Приморского района Санкт-Петербурга

Слайд 2

Все виды самопроизвольных (спонтанных) радиоактивных превращений (и распада, и деления) - процесс случайный, статистический. Все виды самопроизвольного радиоактивного распада характеризуются временем жизни радионуклида и его активностью, то есть скоростью распада. Показателем времени жизни радионуклида, скорости его распада является период полураспада. Естественная радиоактивность

Слайд 3

Период полураспада Период полураспада – время, за которое количество радиоактивных ядер уменьшается в 2 раза. T – период полураспада, с Порядковый номер Символ Массовое число Период полураспада 1 T 3 12,323 лет 6 C 14 5730 лет 15 P 32 14,3 сут 19 K 40 1,28 млрд. лет 87 Fr 223 21,8 мин 88 Ra 226 1600 лет 92 U 238 4,468 млрд. лет 104 Rf 261 78 c 110 Ds 271 56 мс

Слайд 4

Закон радиоактивного распада t=0, N=N 0 – первоначальное количество радиоактивных ядер t=T, N=N 0 /2 – количество ядер через время, равное периоду полураспада t= 2 T, N=N 0 / 4 – количество ядер через время, равное двум периодам полураспада t= 3 T, N=N 0 / 8 – количество ядер через время, равное трём периодам полураспада t= nT , N=N 0 /2 n – количество ядер через время, равное n периодам полураспада N=N 0 ∙2 -t/T n=t/T

Слайд 5

Активность радиоактивного распада Активность – количество распадов в секунду A – активность радиоактивного распада, Бк 1 Бк = 1 распад/с 1 Ки = 3,7·10 10 Бк - такой активностью обладает 1 грамм радия - 226 в равновесии с дочерними продуктами распада. Именно с радием-226 долгие годы работали лауреаты Нобелевской премии французские учёные супруги Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри. Анри Беккерель (1852-1908)

Слайд 6

Формула активности распада τ – среднее время жизни радиоактивного изотопа

Слайд 7

Радиоактивные серии Каждый радиоактивный распад является отдельным звеном в целой последовательности радиоактивных превращений, конечным продуктом которой является ядро первого стабильного элемента с порядковым номером 82 - Pb

Слайд 8

За это время количество радиоактивных атомов, а значит и актов распада, то есть активность, уменьшается в 2 10 = 10 24 раза. Ориентировочно можно считать, что активность небольшого количества (граммы) и/или с небольшой начальной активностью ( мКи ; мкКи ) радионуклида уменьшается до практически безопасного уровня (иногда почти до нуля) через 10 периодов полураспада.

Слайд 9

Радиоуглеродный метод Все растительные и животные ткани содержат углерод. Растения получают его из атмосферы, а поскольку животные поедают растения, в их организмы в опосредованной форме тоже попадает диоксид углерода. Таким образом, космические лучи являются источником радиоактивности всех живых организмов.

Слайд 10

Смерть лишает живую материю способности поглощать радиоуглерод. В мертвых органических тканях происходят внутренние изменения, включая и распад атомов радиоуглерода. В ходе этого процесса за 5730 лет половина исходного числа нуклидов 14 C превращаются в атомы 14 N. Этот интервал времени называют периодом полураспада 14 С. В итоге содержание изотопа 14 C в образце можно сопоставить с кривой радиоактивного распада и таким образом установить промежуток времени, истекший с момента гибели организма (его выключения из кругооборота углерода).

Слайд 11

В Европе, Африке и Азии ранние следы первобытного человека выходят за пределы времени, поддающегося радиоуглеродному датированию, т.е. оказываются старше 50 000 лет. Однако в рамки радиоуглеродного датирования попадают начальные этапы организации общества и первые постоянные поселения, а также возникновение древнейших городов и государств. Археологи нашли в Лондоне постройку на 500 лет старше Стоунхенджа

Слайд 12

Задача. Активность изотопа углерода 6 С 14 в древних деревянных предметах составляет 4/5 активности этого изотопа в свежевырубленных деревьях. Период полураспада этого изотопа равен 5570 годам. Определить возраст древних предметов. Дано А=(4/5)А 0 . Найти t . Решение . Активностью радиоактивного вещества называется число: А = N /1,44T = kN . По закону радиоактивного распада N = N 0 e- tk , тогда А = kN 0 e- kt . В начальный момент А 0 = kN 0 . Следовательно А = А 0 e- kt , где k = ln2/ T - постоянная распада, Т – период полураспада. Отсюда ln ( A /A 0 ) = - kt = - ln2* t / T . Откуда t = - ( T * ln ( A /A 0 )/ln2 = - 5570* ln (4/5)/ln2 = - 5570*(-0,225)/0,693 = 1800 лет.

Слайд 13

Виды радиоактивного излучения Э. Резерфорд

Слайд 14

Альфа - распад Причина альфа-распада – избыток протонов в ядре атома

Слайд 15

Бета - распад Причина бета-распада – избыток нейтронов в ядре атома

Слайд 16

Гамма - излучение Причина гамма-излучения – избыточная энергия ядра атома

Слайд 17

Проникающая способность

Слайд 18

Ионизирующая способность Ионизирующая способность радиоактивного излучения зависит от его типа и энергии и оценивается удельной энергией ионизации, которая измеряется количеством ионов этого вещества, создаваемых излучением на длине пути в 1 см. Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц, распространяющихся с начальной скоростью около 20 тыс. км/с. Их ионизирующая способность огромна: 30 000 пар ионов на 1 см пути!!! Бета-излучение — поток бета-частиц, которые могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света (300 тыс. км/с). Заряд бета-частиц меньше, а скорость больше, чем у альфа-частиц, поэтому они имеют меньшую ионизирующую способность: 70 пар ионов на 1 см пути! По своей природе гамма-излучение представляет собой электромагнитную волну с длиной менее 2x10 -8 см. Оно распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность его значительно меньше, чем у бета-частиц и тем более у альфа-частиц: всего несколько пар ионов на 1 см пути.

Слайд 19

Свойства радиоактивного излучения Виды излучения Заряд Масса Скорость Природа излучения Проник. способность Ионизир. способность α - частицы 4 а.е.м . 10 см в воздухе β - частицы -е 0,9 с 70 пар ионов на 1 см пути γ - излучение с ЭМВ Сотни метров в воздухе Заполните отсутствующие записи в таблице:

Слайд 20

Свойства радиоактивного излучения Виды излучения Заряд Масса Скорость Природа излучения Проник. способность Ионизир. способность α - частицы +2е 4 а.е.м . 1/15 с Ядра гелия 10 см в воздухе 30 000 пар ионов на 1 см пути β - частицы -е ≈0 0,9 с Электроны 20 м в воздухе 70 пар ионов на 1 см пути γ - излучение 0 ≈0 с ЭМВ Сотни метров в воздухе Несколько пар ионов на 1 см пути Проверка:

Слайд 21

Использованные ресурсы: ДЗ: §83 , 84, решить №2, 3 к § 84 В.А. Касьянов. Физика. Углублённый уровень 11 класс В.А. Касьянов. Физика. 11 класс. Методическое пособие. Углублённый уровень Картинки из сети Интернет