23.(3) Радиоактивность.

Через год после открытия рентгеновских лучей в 1896г. была открыта радиоактивность. Беккерель в 1896г. (Франция) обнаружил, что соли урана, испускают какое-то особое излучение (независящее от солнечного излучения). Последующие годы это излучение было тщательно исследовано и установлено, что оно содержит 3 различных потока чего-то. Одни из этих потоков при воздействии сильного маг. поля отклоняется также как поток отрицательно заряженных частиц. В последствии было установлено что это поток электронов с непрерывным энергетическим спектром. Второй поток в сильном маг. поле отклоняется как поток положительно заряженных частиц и имеет дискретный характер энергий. И 3-й поток не отклонялся в маг. поле и ведет себя как поток рентгеновских лучей. В следствии было установлено что это поток квантов, энергия которых заметно превосходит энергию рентгеновских квантов.

Опыты такого рода позволили установить природу этих составляющих (α, β, γ) радиоактивного излучения.

Характеристики и виды радиоактивных превращений.

отсюда выводится – закон радиоактивного распада.

Ведем понятии периода полураспада. Период полураспада это время в течении которого распадается половина числа атомов. , где – число распавшихся к моменту t. Т – период полураспада. Если t=Т, то . Подставим в закон распада: , т.к. то , λ– вероятность распада.

Рассмотрим закономерности α-, β-, γ-распада.

α-распад: , смещение на две клетки влево.

β-распад: , смещение на 1 клетку вправо.

γ-распад: , смещение на 1 клетку влево.

Рассмотрим природу и особенности α-, β-, γ-распада.

I. α-распад.

1. Схема:

2. Природа явления:

Природа полураспада в соответствии с формулой прозрачности, составляет от секунды при большой энергии вылетающих частиц и до миллиардов лет при небольшой энергии вылетающих частиц.

3. Энергия α-распада.

Рассмотрим энергетику α-распада на примере конкретного процесса:

В данном конкретном процессе радиоактивное исходное ядро превращался в ядро , но возможны несколько различных состояний дочернего ядра. Верхнему уровню дочернего ядра на схеме соответствует энергия 0,6 Мэв. Оно оказывается возбужденным состоянии. Нижнему уровню соответствует нулевая энергия – это невозбужденное состояние дочернего ядра. В действительности между 2-я уровнями существует еще 4, т.е. энергетический спектр более сложный.

Если дочернее ядро оказывается в возбужденном состоянии то энергия перехода уменьшается. Через ничтожные доли секунды возбужденное ядро переходит в нормальное состояние с испусканием γ-кванта.

γ-распад (γ-превращение): Мэв

д.я.– дочернее ядро

м.я.– материнское ядро.

Исходя из закона сохранения импульса, и закона сохранения энергии, мы получаем:

;

Мэв; Мэв.

Кроме рассмотренных явлений (дискретный спектр α-излучения, природа γ-излучения) наблюдается еще ряд явлений, связанных с α-распадом. В том случае, когда дочернее ядро оказывается возбужденным, энергия возбуждения обуславливает перестройку ядра в результате которой ядро может испускать p, n, e, α-частицу. При этом д.я. становится материнским и сама образует дочернее ядро. Кроме того, возможно явление ВНУТРЕННЕЙ КОНВЕРСИИ.

В случае внутренней конверсии вышибается электрон из какой-то оболочки за счет энергии ядра. При этом, в тоже время возникает характеристическое рентгеновское излучение. Если электрон вышибается из К-оболочки то возникает К-серия и т.д. (из L-оболочки – L-серия)

2. β-превращение (электронный распад)

Известно несколько видов β-распада.

1. β^–-распад. (электронный распад)