Естественная радиоактивность

1.

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

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.

3.

Поряд Символ Массовое
ковый
число
номер
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
• Период полураспада –
время, за которое
количество
радиоактивных ядер
уменьшается в 2 раза.
• T – период
полураспада, с

4.

t=0, N=N0 –
первоначальное
количество
радиоактивных ядер
t=T, N=N0 /2 – количество
ядер через время, равное
периоду полураспада
t=2T, N=N0 /4 –
количество ядер через
время, равное двум
периодам полураспада
t=3T, N=N0 /8 –
количество ядер через
время, равное трём
периодам полураспада
t=nT, N=N0 /2n – количество
ядер через время, равное n
периодам полураспада
n=t/T
N=N0 ∙2-t/T

5.

Анри Беккерель
(1852-1908)
• Активность – количество
распадов в секунду
• A – активность
радиоактивного распада, Бк
• 1 Бк = 1 распад/с
• 1 Ки = 3,7·1010 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.

6.

A
N расп
t
( N расп )
N расп N 0 N N 0 N 0 2
t
T
t
T
1
A ( N 0 N 0 2 ) N 0 ln 2 ( ) 2
T
t
ln 2
ln 2
N
N
T
N0 2
N
T
T
1,44T
τ – среднее время жизни радиоактивного изотопа
t
T

7.

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

8.

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.
За
это
время
количество
радиоактивных атомов, а значит и
актов распада, то есть активность,
уменьшается в 210 = 1024 раза.

9.

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.

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 14C
превращаются в атомы 14N. Этот интервал времени
называют периодом полураспада 14С.
В итоге содержание изотопа
14C
в
образце
можно
сопоставить
с
кривой
радиоактивного распада и
таким образом установить
промежуток
времени,
истекший с момента гибели
организма (его выключения
из кругооборота углерода).

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

12.

Активность изотопа углерода 6С14 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)А0.
Найти t.
Решение.
Активностью
радиоактивного
вещества
называется число: А = N/1,44T = kN.
По закону радиоактивного распада N = N0e-tk, тогда
А = kN0e-kt. В начальный момент А0 = kN0.
Следовательно А = А0e-kt, где k = ln2/T - постоянная
распада, Т – период полураспада.
Отсюда ln (A/A0) = - kt = - ln2*t/T.
Откуда t = - (T*ln(A/A0)/ln2 = - 5570*ln(4/5)/ln2 =
- 5570*(-0,225)/0,693 = 1800 лет.

13.

Э. Резерфорд

14.

Причина альфа-распада
– избыток протонов в
ядре атома

15.

Причина бета-распада
– избыток нейтронов в
ядре атома

16.

Причина гаммаизлучения – избыточная
энергия ядра атома

17.

18.

Ионизирующая способность радиоактивного излучения зависит
от его типа и энергии и оценивается удельной энергией
ионизации, которая измеряется
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!!!
— 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 альфачастиц, поэтому они имеют
меньшую ионизирующую
способность: 70 пар ионов
на 1 см пути!
По своей природе
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.

19.

Заполните отсутствующие записи в таблице:
Виды
Природа
Проник.
Ионизир.
Заряд Масса Скорость
излучения
излучения способность способность
αчастицы
βчастицы
γизлучение
4
а.е.м.
-е
10 см в
воздухе
70 пар ионов
на 1 см пути
0,9 с
с
ЭМВ
Сотни
метров в
воздухе

20.

Проверка:
Виды
Заряд Масса Скорость
излучения
αчастицы
βчастицы
γизлучени
е
+2е
-е
0
4
а.е.м.
≈0
≈0
Природа
излучения
Проник.
Ионизир.
способность способность
1/15 с
Ядра
гелия
10 см в
воздухе
30 000 пар
ионов на 1
см пути
0,9 с
Электрон
ы
20 м в
воздухе
70 пар
ионов на 1
см пути
ЭМВ
Сотни
метров в
воздухе
Несколько
пар ионов
на 1 см
пути
с

21.

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