Основной закон радиоактивного распада

1.

Радиоактивные
излучения

2.

План:
1.История открытия
2.Понятие и виды радиоактивности.
3.Основной закон радиоактивного распада.

3.

История открытия
Радиоактивность была открыта в 1896 году
французским физиком А. Беккерелем. Он
занимался исследованием связи люминесценции и
недавно открытых рентгеновских лучей.
Беккерелю пришла в голову мысль: не
сопровождается ли всякая люминесценция
рентгеновскими лучами? Для проверки своей
догадки он взял несколько соединений, в том числе
одну из солей урана, фосфоресцирующую жёлтозелёным светом. Осветив её солнечным светом, он
завернул соль в чёрную бумагу и положил в тёмном
шкафу на фотопластинку, тоже завёрнутую в чёрную
бумагу. Через некоторое время, проявив пластинку,
Беккерель действительно увидел изображение куска
соли. Но люминесцентное излучение не могло
пройти через чёрную бумагу, и только рентгеновские
лучи могли в этих условиях засветить пластинку.
Беккерель повторил опыт несколько раз и с
одинаковым успехом.
Антуан Анри Беккерель

4.

Они выяснили, что свойством естественной радиоактивности
обладают все соединения урана и в наибольшей степени сам уран.
Беккерель же вернулся к интересующим его люминофорам.
Правда, он сделал ещё одно крупное открытие, относящееся к
радиоактивности. Однажды для публичной лекции Беккерелю
понадобилось радиоактивное вещество, он взял его у супругов
Кюри и положил пробирку в жилетный карман. Прочтя лекцию, он
вернул радиоактивный препарат владельцам, а на следующий день
обнаружил на теле под жилетным карманом покраснение кожи в
форме пробирки. Беккерель рассказал об этом Пьеру Кюри, и тот
поставил на себе опыт: в течение десяти часов носил привязанную
к предплечью пробирку с радием. Через несколько дней у него тоже
появилось покраснение, перешедшее затем в тяжелейшую язву, от
которой он страдал в течение двух месяцев. Так впервые было
открыто биологическое действие радиоактивности.

5.

Понятие и виды радиоактивности
Радиоактивность — это способность атомов некоторых изотопов
самопроизвольно распадаться, испуская излучение.
Естественной называют радиоактивность изотопов, существующих
в природе, или радиоактивность изотопов, образующихся в
результате природных процессов.
Например, естественной является радиоактивность урана. Естественной
является и радиоактивность углерода 14С, который образуется в верхних
слоях атмосферы под действием солнечного излучения.
Искусственной называют радиоактивность изотопов, которые возникают
в результате деятельности человека.
Таковой является радиоактивность всех изотопов, получаемых на
ускорителях частиц. Сюда же можно отнести и радиоактивность почвы,
воды и воздуха, возникающую при атомном взрыве.

6.

Виды радиоактивного распада:
АЛЬФА-РАСПАД
СОСТОИТ В
САМОПРОИЗВОЛЬНОМ
ПРЕВРАЩЕНИИ ЯДРА С
ИСПУСКАНИЕМ α-ЧАСТИЦЫ
БЕТА-РАСПАД
ЗАКЛЮЧАЕТСЯ ВО
ВНУТРИЯДЕРНОМ
ВЗАИМНОМ
ПРЕВРАЩЕНИИ НЕЙРОНА
И ПРОТОНА
Виды:
Электронный(b-распад)
Позитронный(b+распад)
Электронный(е-захват)

7.

АЛЬФА-РАСПАД
Схема α-распада записывается в виде
где Х, Y - символы материнского и дочернего
ядер соответственно. При записи α-распада
вместо «α« можно писать «Не».
При этом распаде порядковый номер Z элемента уменьшается на 2, а массовое
число А - на 4.
Примером a-распада является превращение радона в поло полоний, а полония в
свинец:
При α-распаде дочернее ядро, как правило, образуется в возбужденном состоянии
и при переходе в основное состояние испускает γ-квант. Общее свойство сложных
микрообъектов заключается в том, что они обладают дискретным набором
энергетических состояний. Это относится и к ядрам. Поэтому γ-излучение
возбужденных ядер обладает дискретным спектром. Следовательно, и
энергетический спектр α-частиц является дискретным.
Если дочерние ядра радиоактивны ,но возникает целая цепочка превращений
концом которой является стабильное ядро.

8.

БЕТА-РАСПАД
1. Электронный β--распад заключается в превращении одного ядерного нейтрона
в протон и электрон.При этом появляется еще одна частица ν' — антинейтрино
Схема b- распада с учетом правила смещения:
Примером b- распада может быть превращение трития в гелий:
2. Позитронный, или b+-распад. Схема b+-распада:
где n— обозначение нейтрино. Примером b+-распада является превращение
рубидия в криптон:
При b+-распаде позитрон образуется вследствие внутриядерного превращения
протона в нейтрон:

9.

БЕТА-РАСПАД
,
3. Электронный или е-захват. Этот вид радиоактивности заключается в захвате
ядром одного из внутренних электронов атома, в результате чего протон ядра
превращается в нейтрон:
Схема электронного захвата:
Примером е-захвата может быть превращение бериллия в литий:
Сам электронный захват не порождает ионизирующих частиц, но он
сопровождается рентгеновским излучением. Это излучение возникает,
когда место, освободившееся при поглощении внутреннего электрона,
заполняется электроном с внешней орбиты.

10.

Закон радиоактивного распада
Радиоактивный распад - явление статистическое. Способность изотопа к распаду
характеризует постоянная распада λ.
Постоянная распада - вероятность того, что ядро данного изотопа распадется за
единицу времени.
Пусть за достаточно малый интервал времени dt распадается dN ядер. Это число
пропорционально интервалу времени dt, а также общему числу N радиоактивных
ядер:
dN = -lNdt,
где l — постоянная распада, пропорциональная вероятности распада
радиоактивного ядра и различная для разных радиоактивных веществ. Знак «-»
поставлен в связи с тем, что dN < 0, так как число нераспавшихся радиоактивных
ядер убывает со временем.
Окончательный вид закона:
Потенцируя это выражение, имеем:N = N0 e-lt.
Это и есть основной закон радиоактивного распада: число радиоактивных ядер,
которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону.

11.

Период полураспада
На практике получила большее распространение другая временная характеристика
— период полураспада ~T{1/2}, равная времени, в течение которого число
радиоактивных атомов или активность образца уменьшаются в 2 раза
Связь этой величины с постоянной распада можно вывести из соотношения:....
Работая с радиоактивными источниками, важно знать число частиц или g-фотонов,
вылетающих из препарата в секунду. Это число пропорционально скорости
распада, поэтому скорость распада, называемая активностью, является
существенной характеристикой радиоактивного препарата:
Таким образом, активность препарата тем больше,
чем больше радиоактивных ядер и чем меньше их
период полураспада. Активность препарата со
временем убывает по экспоненциальному закону.
Единица активности — беккерелъ (Бк)(распад ядра/сек)
Наиболее употребительной единицей активности является кюри (Ки);
1Ки =
3,7 • 1010 Бк = 3,7 • 1010 с-1. Кроме того, существует еще одна внесистемная
единица активности — резерфорд (Рд); 1Рд = 106Бк= Ю6 с-1.Для характеристики
активности единицы массы радиоактивного источника вводят величину,
называемую удельной массовой активностью и равную отношению активности
изотопа к его массе. Удельная массовая активность выражается в беккерелях на
килограмм (Бк/кг).

12.

Спасибо за
внимание