Физика. 11 класс

Урок 26. Радиоактивность. Изотопы

Радиоактивность

Радиоактивность. Изотопы

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Радиоактивность – превращение нестабильных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц.

Радиоактивное излучение бывает трёх видов: альфа-, бета-, гамма- лучи.

Альфа-лучи – это поток положительных частиц, представляющих собой ядра атома гелия.

Бета-лучи это поток электронов.

Гамма-лучи – это электромагнитные волны высокой частоты.

Схема $\alpha$ -распада: $_{Z}^{M}\textrm{X}\rightarrow _{Z-2}^{M-4}\textrm{Y}+_{2}^{4}\textrm{He}$.

Схема $\beta $ - распада: $_{Z}^{M}\textrm{X}\rightarrow _{Z+1}^{M}\textrm{Y}+_{-1}^{0}\textrm{e}$+$_{0}^{0} \nu_E$.

Период полураспада Т – это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.

Закон радиоактивного распада: $Ν=N_02^{-\frac{t}{T}}$ .

Искусственная радиоактивность – это возникновение радиоактивных ядер в результате захвата частиц устойчивыми ядрами нерадиоактивных элементов или в результате слияния или распада ядер.

Изотопы – разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа.

Существуют различные методы регистрации элементарных частиц. Для этой цели используются такие устройства как счётчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера. Наряду с ними применяется ещё и метод толстослойных эмульсий.

Решение задачи

Применение радиоактивных изотопов

Самое известное применение радиоактивного распада – это ядерное оружие. Но есть много мирных направлений, где радиоактивный распад используется во благо человечеству.

Атомная энергетика

Топливо для АЭС – в основном изотоп урана $U_{235}^{92}$ – в природе он встречается редко, поэтому его получают при помощи ядерной реакции, а также плутон – трансурановый элемент.

Трансурановые элементы – это химические элементы, с порядковым номером больше 92 (после урана).

Медицина

Лечение рака, йодирование, исследование органов с помощью меченных атомов.

«Меченые атомы» – это радиоактивные изотопы, которые легко можно обнаружить по их альфа-, бета- и гамма-излучению.

Промышленность и сельское хозяйство

Контроль износа поршневых двигателей внутреннего сгорания, диффузия металлов, удобрение сельскохозяйственной продукции, борьба с вредителями.

Археология

Определение возраста археологических находок (мумии, мамонты, динозавры и т. д).

Радиоуглеродный анализ

Радиоуглеродный анализ – разновидность радиоизотопной датировки, применяемая для определения возраста биологических останков, предметов и материалов биологического происхождения путём измерения содержания в материале радиоактивного изотопа 14-C по отношению к стабильным изотопам углерода. Предложен Уиллардом Либби в 1946 году (Нобелевская премия по химии, 1960).

Все растения, животные и люди содержат немного радиоизотопного углерода 14. В живых объектах его количество остается неизменным, поскольку углерод постоянно используется и замещается новыми. Однако после смерти организма содержание углерода -14 постепенно падает, так как его восполнение уже не происходит. Предметы из археологических раскопок, например, кости, кожа или бивни мамонта можно датировать по содержанию в них углерода-14, так как известен период полураспада углерода-14.

Предположим, что мы обнаружили череп мамонта и хотим провести датирование, чтобы определить, насколько давно он жил. Мы можем измерить в лаборатории, сколько атомов углерода-14 сохранилось в черепе. Если предположить, что в костях мамонта изначально присутствовало такое же количество атомов углерода-14, которое содержится в костях современных животных (в среднем, один атом углерода-14 на один триллион атомов обычного углерода -12), то, зная период полураспада радиоуглерода, мы можем рассчитать, насколько давно умер мамонт.

На территорию Якутии приходится около 80 % всех находок останков мамонтов в мире и других ископаемых животных с сохранившимися мягкими тканями. В 1799 году впервые в мире в дельте реки Лены в районе Быковского мыса охотником О. Шумаховым была обнаружена почти полная туша крупного мамонта.

Одной из сенсационных находок, получивших всемирную известность, была туша Березовского мамонта. Захоронение его было обнаружено в 1900 году на берегу Березовки (правый приток р. Колымы) охотником Тарабукиным С.

В 1910 году были раскопаны останки трупа мамонта, найденные в 1906 году Гороховым А. на реке Этерикан, на острове Бол. Ляховский. У этого мамонта сохранились почти полный скелет, фрагменты мягких тканей на голове и других частях тела, а также волосы и остатки содержимого желудка.

В 1991 году в г. Якутске создан единственный в мире Музей мамонта Института прикладной экологии Севера. Здесь представлены три полностью восстановленных скелета мамонта, шерстистого носорога, бизона, мумия дикой лошади, часть шкуры мамонта и многие другие находки.

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6