Вступительная часть 1-2 мин
Опрос 5 мин
Лекция 25 мин
Закрепление 10 мин
Задание на дом 2-3 мин
II.
Задача:
Если направить поток протонов на кусок льда из тяжелой воды D2O, то при минимальной кинетической энергии протонов 1,4 МэВ происходит ядерная реакция с образованием ядер Не. Какую минимальную энергию надо сообщить ядрам дейтерия, чтобы при их попадании на кусок льда из обычной воды произошла та же ядерная реакция?
Вопросы:
Каков состав ядра атома тория; радона?
Какова энергия связи ядра атома тория (использовать график зависимости удельной энергии связи от массового числа)?
Почему выделение внутриядерной энергии возможно как при реакциях деления тяжелых ядер, так и при синтезе легких ядер?
Ядро некоторого элемента при бомбардировке нейтронами поглощает нейтрон, после чего из него вылетает - частица. Как рассчитать кинетическую энергию продуктов этой ядерной реакции?
III. Открытие Рентгена (рентгеновские лучи). Работы А. Беккереля по фотолюминесценции. Соли урана. Открытие излучения солей урана (1896 г.). А. Беккерель – первая жертва радиации!
Радиоактивность - самопроизвольное излучение солей урана.
Классическая физика объяснить явление радиоактивности не смогла. Работы супругов Кюри. Выделение радия и полония из урановой руды (за 4 года переработав тонны руды химическим способом, выделили 1 г радия). Вещества, испускающие открытое Беккерелем излучение, были названы радиоактивными.
"
Поэзия
-
та же добыча радия.
В грамм добыча,
в год труды
Изводишь
единого слова ради
Тысячи тонн
словесной руды".
В. Маяковский
Опыт Резерфорда. Три компоненты (α β и γ ) радиоактивного излучения; их свойства. Справочник по физике и технике, А.С. Енохович, ст. 208, Табл. 260.
α - компонента:
Скорость
~ 20000 км/с; Масса
~ 4 а.е.м.;
Заряд 2е.
"Испарение"
α-частиц
(устойчивых комбинаций)
из ядра атома происходит
редко, при достаточной энергии α-частиц.
Туннельный
эффект (брошенный в крепостную
стену мяч,
оказывается в крепости).
Для
-
частицы с кинетической энергией Ек,
первоначально находившейся в тяжелом
атомном ядре с Z
> 82 (область I на диаграмме), потенциальная
энергия её взаимодействия с оставшимся
ядром изображена на рисунке. Аналогия
со сжатой пружиной (ядерные силы) и
растянутой пружиной (кулоновские силы).
При распаде растянутая пружина рвется
(частица приобретает кинетическую
энергию), а сжатая пружина сжимается
ещё сильнее (увеличивается удельная
энергия связи).
β
-
– компонента: Скорость
~ 3·108
м/с,
масса 9,1·10-31
кг, заряд –е.
n → p + е-
+
.
β-распад можно интерпретировать как уничтожение одних частиц в ядре атома и рождение других.
Поток нейтрино у поверхности Земли составляет 6,6·1014 м-2·с-1 . Число нейтрино в теле человека в любой момент времени 1,8·105 . Число нейтрино, испущенных при взрыве сверхновой 1,8·1057.
"Частички - нейтрино Барьеров не зная,
капризные дети, преград не имея.
Чему вы подвластны, Пройдете любого,
чего вы хотите? не дрогнув, злодеи.
Заряда не нужно. Подобно ножам
не нужно вам массы, гильотины небесной.
Сквозь нашу планету Вы головы наши
идете бесстрастно. сечете небрежно.
Что газ вам тончайший, Вы сверху
что толстые стены - приходите днем
Летите беспечно И снизу
в просторах Вселенной. крадетесь ночью,
Как света фотоны "Как мило!" -
проходят сквозь стекла, воскликнет иной.
Так вы - через сталь, По мне же -
через медь, через холку повадки разбойничьи".
Коня, горделиво
застывшего в стойле. Джон Апдайк
γ-компонента. Демонстрация кододиапозитива (уровни энергии ядра).
Вывод: γ - лучи, электромагнитные волны с длиной волны меньше 10-11м.
Все радиоактивные излучения обладают:
химическим (биологическим) действием;
вызывают ионизацию газов;
поглощаются веществом;
вызывают флуоресцентное свечение ряда веществ.
Превращения
ядер химических элементов в результате
распада. Выделение энергии (1 г радия
выделял 102 Дж тепла в час). Опыты
Резерфорда-Содди (уменьшение радиоактивности
изотопа тория
при обдувании
образца). Внутриядерные превращения
радиоактивных элементов. Правило
смещения:
Альфа-
распад:
Электронный
бета-распад:
Позитронный
бета-распад:
Гамма-распад:
Радиоактивный распад - самопроизвольная ядерная реакция.
Радиоактивные ряды (демонстрация кододиапозитива). Пример.
Может ли быть "чистым" кусок урана?
Вывод: Радиоактивность - способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц.
"Происходящие события можно проиллюстрировать на нашем примере с богачом. Атом М - это богатый купец, который при жизни не расстается с деньгами /с энергией/. Но по завершению он передает свое состояние сыновьям N и М при условии, что они выделят для общества некую малую часть, меньшую одной тысячной всего имущества (энергии или массы)". А. Эйнштейн
Дополнительная информация: Ослабление пучков частиц (нейтронов, γ -квантов, β-частиц) в плоских мишенях.
Е
сли
I(х) - поток частиц на глубине х, а I(х + Δх)
- на глубине (х
+ Δх), то I(х) – I(х+Δх)=
и
.
Тогда
и
.
Е
сли
ввести понятие слоя половинного
ослабления
I(d)
=
I0/2,
то
ln2
и
ІІІ. Задачи:
Сколько α и β распадов должно произойти, чтобы ядро U превратилось в
Pb?Элемент атомной батареи представляет собой конденсатор, на одну из пластин которого нанесен радиоактивный препарат, испускающий - частицы со скоростью 2,2·106 м/с. Определите ЭДС этого элемента.
При β - распаде атома радиоактивного изотопа
Ra
из него вылетает
электрон с кинетической энергией 0,05
МэВ. Какова кинетическая энергия
образовавшегося изотопа актиния
Аc?Определите максимальную кинетическую энергию β+ - частиц, вылетающих при распаде C в В. Какова максимальная энергия нейтрино? Какова его минимальная энергия? mС
=
11, 01143 a.e.м.
mВ
=11,00930 а.е.м.Слой половинного ослабления γ-излучения некоторой промышленной установки составляет в свинце 2 см, в бетоне 10 см. Для радиационной безопасности обслуживающего персонала необходим защитный слой свинца 1 см. Какой слой бетона потребуется вместо этого слоя свинца?
ІV. §§ 89-91 Упр. 13 №1
"Там вдумчивые взгляды
Ведут неверный мост
Сквозь созидания и распады
От атомов до звезд".
Э. Верхари
Урок
26. ЗАКОН
РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учеников с законом радиоактивного распада, его статистическим характером.
ТИП УРОКА: комбинированный.
ОБОРУДОВАНИЕ: набор кододиапозитивов, монеты, магнитная доска с принадлежностями, лист бумаги.
ПЛАН УРОКА: