Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Ядерная физика и физика элементарных частиц




 

Свойства α-, β- и γ-излучений:

· α-излучение – несет положительный заряд и представляет собой поток α-частиц – ядер гелия , движущихся со скоростями ~107 м/с; слабо отклоняется магнитным или электрическим полями. Обладает наименьшей проникающей способностью Обладает наибольшей ионизирующей способностью.

· β-излучение – несет отрицательный заряд и представляет собой поток электронов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света; сильно отклоняется магнитным или электрическим полями. Обладает средней проникающей способностью (Оно способно пройти через слой алюминия толщиной до 5 миллиметров). Обладает средней ионизирующей способностью.

· γ-излучение представляют собой коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны λ < 10–10 м и вследствие этого – ярко выраженными корпускулярными свойствами, т. е. является потоком частиц – γ-квантов; не отклоняется магнитным или электрическим полями. Обладает наибольшей проникающей способностью (способно проходить через слой свинца толщиной 5–10 см). Обладает наименьшей ионизирующей способностью.

Свойства радиоактивного излучения:

▪ Радиоактивное излучение имеет сложный состав: оно состоит из трех видов излучений различной физической природы. Эти три вида излучений были названы α-, β- и γ-излучениями.

▪ α- и β-излучения одновременно испускаются только веществами, содержащими несколько различных радиоактивных элементов.

▪ Чистый радиоактивный элемент испускает только одно: или α- излучение или β-излучение, каждому из которых может сопутствовать γ-излучение.

▪ Радиоактивное излучение не зависит от внешних факторов: давление, температура, освещенность и т.д.

▪ Радиоактивное излучение сопровождается выделением энергии (например, 1 г радия за 1 час выделяет 582 Дж энергии).

Радиоактивность (радиоактивный распад) – явление самопроизвольного превращения ядер неустойчивых изотопов одного химического элемента в ядра изотопов других химических элементов с образованием определенных частиц (α, β), а так же электромагнитного излучения (γ).

Атомные ядра химических элементов называют нуклидами. Каждый нуклид характеризуется:

Z – зарядовым числом, совпадающим с порядковым номером химического элемента в таблице Менделеева;

А – массовым числом, совпадающим с атомной массой данного химического элемента.

Обозначение нуклида: , где X – символ химического элемента.

Превращения атомных ядер подчиняются правилам смещения, сформулированных Содди.

Обозначим: X – материнское ядро, т.е. атомное ядро, испытавшее радиоактивный распад.

Y – дочернее ядро, т.е. атомное ядро продукта распада.

1) При α-распаде происходит уменьшение массового числа на четыре единицы, а заряда – на две единицы, в результате которого образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева на две клетки раньше исходного ядра (смещение влево) и ядро атома гелия (α-частица).

Примером такого процесса может служить α-распад радия: .

2) При β-распаде массовое число не изменяется, а заряд ядра увеличивается на единицу, в результате которого образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева на одну клетку дальше исходного ядра (смещение вправо) и электрон .

При бета-распаде из ядра вылетает электрон. Откуда он берется, ведь внутри ядер электроны существовать не могут?

После вылета электрона заряд ядра, а значит и число протонов, увеличивается на единицу. Массовое число ядра не меняется. Это означает, что число нейтронов уменьшается на единицу. Следовательно, внутри β-радиоактивных ядер нейтрон способен превращаться в протон и электрон. Протон остается в ядре, а электрон вылетает наружу.

При позитронном β-распаде (β+-распад) массовое число не изменяется, а заряд ядра уменьшается на единицу, в результате которого образуется ядро элемента, находящегося в таблице Менделеева на одну клетку раньше исходного ядра (смещение влево) и позитрон .

3) При γ-распаде зарядовое и массовое числа не изменяются, происходит лишь переход дочернего ядра в состояние с меньшей энергией с испусканием квантов высокой частоты.

Итак, при радиоактивном распаде сохраняются электрический заряд, масса и энергия.

 

Закон радиоактивного распада

Активность радиоактивного вещества (А) показывает число распадов, происходящих в веществе, за единицу времени.

Средняя активность: Мгновенная активность: .

В СИ [A] = 1 Бк (беккерель) = 1с-1

1 Бк равен активности радиоактивного вещества, в котором за 1 с происходит один акт распада.

Внесистемная [A] = 1 Ки (кюри)

Резерфорд на опыте установил, что активность радиоактивных веществ с течением времени уменьшается.

Период полураспада (Т) – физическая величина, характеризующая скорость радиоактивного распада, и равная времени, спустя которое исходное количество ядер уменьшается вдвое.

Чем меньше период полураспада, тем интенсивнее протекает распад

N0 число радионуклидов при t = 0 (начальный момент времени)
число радионуклидов при t = T
число радионуклидов при t = 2T
число радионуклидов при t = 3T
число радионуклидов при t = nT
Рис. 10. Закон радиоактивного распада.

n = t/T.

число нераспавшихся ядер N при радиоактивном распаде с течением времени уменьшается по закону:

,где N0 – начальное число радиоактивных ядер; Т – период полураспада.

Закон радиоактивного распада можно записать и по-другому.

Так как радиоактивный распад имеет случайный характер и не зависит от внешних условий, то закон убывания количества N нераспавшихся к данному моменту времени t ядер может служить важной статистической характеристикой процесса радиоактивного распада.

Пусть за малый промежуток времени Δt количество нераспавшихся ядер N изменилось на ΔN < 0. Так как вероятность распада каждого ядра неизменна во времени, то число распадов будет пропорционально количеству ядер N и промежутку времени Δt: ΔN = –λ∙N∙Δt.

Коэффициент пропорциональности λ – это вероятность распада ядра за время Δt = 1 с. Эта формула означает, что скорость изменения функции N(t) прямо пропорциональна самой функции: .

Решение этого уравнения приводит к экспоненциальному закону: ,

где N0 – начальное число радиоактивных ядер при t = 0, N – число нераспавшихся ядер к моменту времени t, λ – постоянная радиоактивного распада (вероятность распада ядра за 1 с), е – основание натурального логарифма.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 454 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Самообман может довести до саморазрушения. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2515 - | 2363 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.