Воздействие альфа бета и гамма излучения. Альфа-, бета- и гамма-излучения — Гипермаркет знаний

Корпускулярные излучения - ионизирующие излучения, состоящие из частиц с массой, отличной от нуля.

Альфа-излучение - поток положительно заряженных частиц (ядер атомов гелия - 24Не), который движется со скоростью около 20000 км/с. Альфа-лучи образуются при радиоактивном распаде ядер элементов с большими порядковыми номерами и при ядерных реакциях, превращениях. Энергия их колеблется в пределах 4-9 (2-11) МэВ. Пробег a-частиц в веществе зависит от их энергии и от природы вещества, в котором они движутся. В среднем в воздухе пробег составляет 2-10 см, в биологической ткани - несколько микрон. Так как a-частицы массивны и обладают относительно большой энергией, путь их в веществе прямолинейный , они вызывают сильно выраженный эффект ионизации. Удельная ионизация составляет примерно 40000 пар ионов на 1 см пробега в воздухе (на всей длине пробега может создаваться до 250 тысяч пар ионов). В биологической ткани на пути в 1-2 микрона также создается до 40000 пар ионов. Вся энергия передается клеткам организма, нанося ему огромный вред.

Альфа-частицы задерживаются листом бумаги и практически не могут проникать через внешний (наружный) слой кожи, они поглощаются роговым слоем кожи. Поэтому a-излучение не представляет опасности до той поры, пока радиоактивные вещества, излучающие a-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом - тогда они становятся чрезвычайно опасными .

Бета-излучение - поток b-частиц, состоящий из электронов (отрицательно заряженных частиц) и позитронов (положительно заряженных частиц), испускаемых атомными ядрами при их b-распаде. Масса β-частиц в абсолютном выражении равна 9,1х10-28 г. Бета-частицы несут один элементарный электрический заряд и распространяются в среде со скоростью от 100 тыс. км/с до 300 тыс. км/с (т.е. до скорости света) в зависимости от энергии излучения. Энергия b-частиц колеблется в значительных пределах. Это объясняется тем, что при каждом b-распаде радиоактивных ядер образующаяся энергия распределяется между дочерним ядром, b-частицами и нейтрино в разных соотношениях, причем энергия b -частиц может колебаться от нуля до какого-то максимального значения. Максимальная энергия лежит в пределах от 0,015-0,05 МэВ (мягкое излучение) до 3-13,5 МэВ (жесткое излучение).

Так как b-частицы имеют заряд, то под действием электрического и магнитного полей они отклоняются от прямолинейного направления. Обладая очень малой массой, b-частицы при столкновении с атомами и молекулами также легко отклоняются от своего первоначального направления (т.е. происходит сильное рассеяние их). Поэтому определить длину пути бета-частиц очень трудно - этот путь слишком извилистый. Пробег
b-частиц в связи с тем, что они обладают различным запасом энергии также подвергается колебаниям. Длина пробега в воздухе может достигать
25 см, а иногда и нескольких метров. В биологических тканях пробег частиц составляет до 1 см. На путь пробега влияет также плотность среды.

Ионизирующая способность бета-частиц значительно ниже, чем альфа-частиц. Степень ионизации зависит от скорости: меньше скорость - больше ионизация. На 1 см пути пробега в воздухе b-частица образует
50-100 пар ионов (1000-25 тыс. пар ионов на всем пути в воздухе). Бета-частицы больших энергий, пролетая мимо ядра слишком быстро, не успевают вызвать такой же сильный ионизирующий эффект, как медленные бета-частицы. При потере энергии захватывается либо положительным ионом с образованием нейтрального атома, либо атомом с образованием отрицательного иона.

Нейтронное излучение - излучение, состоящее из нейтронов, т.е. нейтральных частиц. Нейтроны образуются при ядерных реакциях (цепной реакции деления ядер тяжелых радиоактивных элементов, при реакциях синтеза более тяжелых элементов из ядер водорода). Нейтронное излучение является косвенно ионизируемым; образование ионов происходит не под действием самих нейтронов, а под действием вторичных тяжелых заряженных частиц и гамма-квантов, которым нейтроны передают свою энергию. Нейтронное излучение чрезвычайно опасно вследствие своей высокой проникающей способности (пробег в воздухе может достигать несколько тысяч метров). Кроме того нейтроны могут вызвать наведенную (в том числе и в живых организмах), превращая атомы стабильных элементов в их радиоактивные . От нейтронного облучения хорошо защищают водородсодержащие материалы (графит, парафин, вода и т.д.).

В зависимости от энергии различают следующие нейтроны:

1. Сверхбыстрые нейтроны с энергией в 10-50 МэВ. Они образуются при ядерных взрывах и работе ядерных реакторов.

2. Быстрые нейтроны, энергия их превышает 100 кэВ.

3. Промежуточные нейтроны - энергия их от 100 кэВ до 1 кэВ.

4. Медленные и тепловые нейтроны. Энергия медленных нейтронов не превышает 1 кэВ. Энергия тепловых нейтронов достигает 0,025 эВ.

Нейтронное излучение используют для нейтронной терапии в медицине, определения содержания отдельных элементов и их изотопов в биологических средах и т.д. В медицинской радиологии используются главным образом быстрые и тепловые нейтроны, в основном используют калифорний-252, распадающийся с выбросом нейтронов со средней энергией в 2,3 МэВ.

Электромагнитные излучения различаются по своему происхождению, энергии, а также по длине волны. К электромагнитным излучениям относятся рентгеновское излучение, гамма-излучение радиоактивных элементов и тормозное излучение, возникающее при прохождении через вещество сильно ускоренных заряженных частиц. Видимый свет и радиоволны - тоже электромагнитные излучения, но они не ионизируют вещество, ибо характеризуются большой длинной волны (меньшей жесткостью). Энергия электромагнитного поля излучается не непрерывно, а отдельными порциями - квантами (фотонами). Поэтому электромагнитные излучения - это поток квантов или фотонов.

Рентгеновские излучения. Рентгеновские лучи были открыты Вильгельмом Конрадом Рентгеном в 1895 г. Рентгеновское излучение - это квантовое электромагнитное излучение с длинной волны 0,001-10 нм. Излучение с длинной волны, превышающей 0,2 нм условно называют «мягким» рентгеновским излучением, а до 0,2 нм - «жестким». Длина волны - расстояние, на которое излучение распространяется за один период колебания. Рентгеновское излучение, как и всякое электромагнитное излучение, распространяется со скоростью света - 300000 км/с. Энергия рентгеновского излучения обычно не превышает 500 кэВ.

Различают тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. Тормозное излучение возникает при торможении быстрых электронов в электростатическом поле ядра атомов (т.е. при взаимодействие электронов с ядрами атомов). При прохождении электрона больших энергий вблизи ядра наблюдается рассеяние (торможение) электрона. Скорость электрона снижается, и часть его энергии испускается в виде фотона тормозного рентгеновского излучения.

Характеристические рентгеновские излучения возникают, когда быстрые электроны проникают вглубь атома и выбивают из внутренних уровней (К, L и даже М). Атом возбуждается, а затем возвращается в основное состояние. При этом электроны из внешних уровней заполняют освободившиеся места во внутренних уровнях и при этом излучаются фотоны характеристического излучения с энергией, равной разности энергии атома в возбужденном и основном состоянии (не превышающем 250 кэВ). Т.е. характеристическое излучение возникает при перестроении электронных оболочек атомов. При различных переходах атомов из возбужденного состояния в невозбужденное, избыток энергии может также испускаться в виде видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. Так как рентгеновские лучи обладают малой длиной волн и меньше поглощаются в веществе, то они обладают большей проникающей способностью.

Гамма-излучение - это излучение ядерного происхождения. Оно испускается ядрами атомов при альфа и бета распаде природных искусственных радионуклидов в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- и бета-частицей). Этот избыток энергии мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов. Т.е. гамма-излучения - это поток электромагнитных волн (квантов), который излучается в процессе радиоактивного распада при изменении энергетического состояния ядер. Кроме того, гамма-кванты образуются при антигиляции позитрона и электрона. По свойствам гамма-излучение близко к рентгеновскому излучению, но обладает большей скоростью и энергией. Скорость распространения в вакууме равняется скорости света - 300000 км/с. Так как гамма-лучи не имеют заряда, то в электрическом и магнитном полях не отклоняются, распространяясь прямолинейно и равномерно во все стороны от источника. Энергия гамма-излучения колеблется от десятков тысяч до миллионов электрон-вольт (2-3 МэВ), редко достигает 5-6 МэВ (так средняя энергия гамма-лучей, образующихся при распаде кобальта-60 равна 1,25 МэВ). В состав потока гамма-излучений входят кванты различных энергий. При распаде 131

В 1896г. Беккерель открыл явление радиоактивности.

Беккерель обнаружил, что химический элемент уран самопроиз­вольно (т. е. без каких-либо внешних воздействий) излучает ранее неизвестные невидимые лучи, которые позже были названы радио­активным излучением.

Способность атомов некоторых химических элементов к самопроиз­вольному излучению называют радиоактивностью .

В 1899 г. в результате опыта Эрнес­та Резерфорда, было обнаружено, что радио­активное излучение имеет сложный состав. Резерфорд взял толстостенный свинцовый сосуд с крупицей радия на дне. Пу­чок радиоактивного излучения радия выходил сквозь узкое отверстие и попадал на фотоплас­тинку. После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно темное пятно - как раз в том месте, куда попадал пучок. Если провести тот же опыт, созда­вая сильное магнитное поле, действующее на пучок, то на проявленной плас­тинке возникало три пятна: одно, центральное, два других - по разные стороны от центрального. В одном потоке присутствовали только положи­тельно заряженные частицы, в другом - отри­цательно заряженные. А центральный поток представлял собой излу­чение, не имеющее электрического заряда.

Положительно заряженные частицы назвали альфа-частицами (α-частицы), отрицательно заряженные - бета-частицами (β-частицы), а нейтральные - гамма-частицами (γ-частицы) или гамма-квантами.

Некоторое время спустя в результате исследования различных физических характеристик и свойств этих частиц (электрического заряда, массы и др.) удалось установить, что α-частица представ­ляет собой ядро атома гелия (); β-частица – это электрон (), а γ-частица – это квант энергии. Появление электрона внутри ядра объясняется распадом нейтрона на протон и электрон.

Радиоактивные излучения часто приводят к изменению структуры ядра:

α- излучение: ,

β -излучение: ,

γ -излучение: .

Число, стоящее перед буквенным обозначением ядра сверху, на­зывается массовым числом, а снизу - зарядовым числом (или атомным номером).

Массовое число ядра атома данного химического элемен­та с точностью до целых чисел равно числу атомных еди­ниц массы, содержащихся в массе этого ядра и равно числу частиц в ядре.

Зарядовое число ядра атома данного химического элемен­та равно числу элементарных электрических зарядов, со­держащихся в заряде этого ядра, и равно числу протонов в ядре.

В процессе радиоактивного распада вы­полняются законы сохранения массового числа и заряда.

Радиоактивные излучения оказывают сильное действие на вещество, особенно на живые клетки. Их действие зависит от вида излучения. При внешнем облучении наиболее опасным является γ – излучение, т.к. оно имеет наибольшую проникающую способность. При внутреннем облучении наиболее опасным является α-излучение, т.к. эти частицы вызывают наибольшую степень ионизацию клеток. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001ºС, нарушает жизнедеятельность клеток.

Поэтому при работе с источниками радиации необходимо использовать различные меры защиты:

1. Учет времени и дозы облучения.

2. Применение защитных средств.

Так, для ослабления α-излучения в два раза достаточно листа бумаги, β-излучения – слоя алюминия толщиной 1-5мм, γ-излучения – лист свинца, толщиной 1-2 см.

Билет №24. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома. Состав атомного ядра. Ядерные реакции.

В 1903г. Томсон предложил модель строения атома, в которой весь положительный заряд равномерно распределен по объему атома. В 1911 Резерфорд провел опыт, результаты которого опровергли теорию Томсона. Для опытов Резерфорд использовал свинцовый сосуд с радиоактивным веществом, излучающим α - частицы. Из этого сосуда α-частицы вылетают через узкий канал.

Поскольку α-частицы непосредственно увидеть невозможно, то для их обнаружения служит стеклянный экран, покрытый тонким слоем специального вещества, благодаря чему в местах попадания в экран α-частиц возникают вспышки, которые наблюдаются с помощью микроскопа. Вся эта установка помещается в сосуд, из которого откачан воздух (чтобы устранить рассеяние α-частиц за счет их столкновений с молекулами воздуха).

Если на пути α-частиц нет никаких препятствий, то они падают на экран узким, слегка расширяющимся пучком. Если же на пути α-частиц поместить тонкую фольгу из исследуемого металла, то при взаимодействии с веществом α-частицы рассеиваются по всем направлениям на разные углы β. Некоторое число частиц рассеивалось на углы, близкие к 90°, а единичные частицы - на углы порядка 180°. Резерфорд пришел к выводу, что столь сильное отклонение α-частиц возможно только в том случае, если внутри атома положительный заряд сконцентрирован в очень малом объеме (по сравнению с объемом атома).

На основании этих опытов Резерфорд предположил, что в центре атома находится заряженное положительным зарядом ядро атома. На большом расстоянии от него (по сравнению с его размерами) в атоме находятся электроны. Они притягиваются, но не приближаются вплотную к ядру, потому что быстро движутся вокруг него.

В состав ядра входят положительно заряженные протоны. Каждый протон имеет массу, в 1840 раз большую, чем масса электрона, заряд протона положителен, равен по абсолютному значению заряду электрона. Кроме протонов, в ядрах атомов содержатся нейтроны. Масса нейтрона немного больше массы протона, заряд равен нулю.

В 1903 г. Эрнест Резерфорд и его сотрудник, Фреде­рик Содди,обнаружили, что радиоактивный элемент радий в про­цессе α-распада пре­вращается в другой химический элемент - радон.

Радий и радон - это совершенно разные вещества, они отлича­ются по своим физическим и химическим свойствам. Радий - ме­талл, при обычных условиях он находится в твердом состоянии, а радон - инертный газ. Эти химические элементы занимают разные клетки в таблице Д. И. Менделеева. Их атомы отличаются массой, зарядом ядра, числом электронов в электронной оболочке. Они по-разному вступают в химические реакции.

Дальнейшие опыты с различными радиоактивными препаратами показали, что не только при α-распаде, но и при β-распаде про­исходит превращение одного химического элемента в другой.

После того как в 1911 г. Резерфордом была предложена ядерная мо­дель атома, стало очевидным, что именно ядро претерпевает изме­нения при радиоактивных превращениях. Если бы изменения затрагивали только электронную оболочку атома, то при этом атом превра­щался бы в ион того же самого химического элемента, а не в атом другого элемента. Похожая ситуация происходит и при взаимодействии ядер с частицами или друг с другом.

Превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействиями с различными частицами или друг с другом, называют ядерными реакциями.

В процессе ядерных реакций вы­полняются законы сохранения массового числа и заряда.

Одни ядерные реакции протекают с выделением энергии, другие с поглощением. Примером ядерных реакций является цепная реакция деления урана, реакции термоядерного синтеза.

Так, благодаря реакции термоядерного синтеза (), Солнце выделяет огромное количество энергии, что позволяет существовать жизни на Земле.

После открытия радиоактивных элементов началось исследование физической природы их излучения. Кроме Бек- кереля и супругов Кюри, этим занялся Резерфорд.

Классический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, состоял в следующем. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу (рис. 13.6). Вся установка размещалась в вакууме.

В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления обнаруживалось одно темное пятно точно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая совсем не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный - бета-лучей и нейтральный - гамма-лучей (α-лучи, β-лучи, γ-лучи).

Эти три вида излучения очень сильно различаются по проникающей способности, т. е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами. Наименьшей проникающей способностью обладают а-лучи. Слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен. Если прикрыть отверстие в свинцовой пластинке листочком бумаги, то на фотопластинке не обнаружится пятна, соответствующего а-излучению.

Гораздо меньше поглощаются при прохождении через вещество β-лучи. Алюминиевая пластинка полностью их задерживает только при толщине в несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают γ-лучи.

Интенсивность поглощения γ-лучей усиливается с увеличением атомного номера вещества-поглотителя. Но и слой свинца толщиной в 1 см не является для них непреодолимой преградой. При прохождении у-лучей через такой слой свинца их интенсивность ослабевает лишь вдвое.

Физическая природа α-, β- и γ-лучей, очевидно, различна.

Гамма-лучи. По своим свойствам γ-лучи очень сильно напоминают рентгеновские, но только их проникающая способность гораздо больше, чем у рентгеновских лучей. Это наводило на мысль, что γ-лучи представляют собой электромагнитные волны. Все сомнения в этом отпали после того, как была обнаружена дифракция γ-лучей на кристаллах и измерена их длина волны. Она оказалась очень малой - от 10 -8 до 10 -11 см.

На шкале электромагнитных волн γ-лучи непосредственно следуют за рентгеновскими. Скорость распространения у γ-лучей такая же, как у всех электромагнитных волн, - около 300 000 км/с.

Бета-лучи. С самого начала α- и β-лучи рассматривались как потоки заряженных частиц. Проще всего было экспериментировать с β-лучами, так как они сильнее отклоняются как в магнитном, так и в электрическом поле.

Основная задача экспериментаторов состояла в определении заряда и массы частиц. При исследовании отклонения β-частиц в электрических и магнитных полях было установлено, что они представляют собой не что иное, как электроны, движущиеся со скоростями, очень близкими к скорости света. Существенно, что скорости β-частиц, испущенных каким-либо радиоактивным элементом, неодинаковы. Встречаются частицы с самыми различными скоростями. Это и приводит к расширению пучка β-частиц в магнитном поле (см. рис. 13.6).

Труднее было выяснить природу α-частиц, так как они слабее отклоняются магнитным и электрическим полями. Окончательно эту задачу удалось решить Резерфорду. Он измерил отношение заряда q частицы к ее массе т по отклонению в магнитном поле. Оно оказалось примерно в 2 раза меньше, чем у протона - ядра атома водорода. Заряд протона равен элементарному, а его масса очень близка к атомной единице массы 1 . Следовательно, у α-частицы на один элементарный заряд приходится масса, равная двум атомным единицам массы.

1 Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1/12 массы атома углерода; 1 а. е. м. ≈ 1,66057 10 -27 кг.

Но заряд α-частицы и ее масса оставались, тем не менее, неизвестными. Следовало измерить либо заряд, либо массу α-частицы. С появлением счетчика Гейгера стало возможным проще и точнее измерить заряд. Сквозь очень тонкое окошко α-частицы могут проникать внутрь счетчика и регистрироваться им.

Резерфорд поместил на пути α-частиц счетчик Гейгера, который измерял число частиц, испускавшихся радиоактивным препаратом за определенное время. Затем он поставил на место счетчика металлический цилиндр, соединенный с чувствительным электрометром (рис. 13.7). Электрометром Резерфорд измерял заряд α-частиц, испущенных источником внутрь цилиндра за такое же время (радиоактивность многих веществ почти не меняется со временем). Зная суммарный заряд α-частиц и их число, Резерфорд определил отношение этих величин, т. е. заряд одной α-частицы. Этот заряд оказался равным двум элементарным.

Таким образом, он установил, что у α-частицы на каждый из двух элементарных зарядов приходится две атомные единицы массы. Следовательно, на два элементарных заряда приходится четыре атомные единицы массы. Такой же заряд и такую же относительную атомную массу имеет ядро гелия. Из этого следует, что α-частица - это ядро атома гелия.

Не довольствуясь достигнутым результатом, Резерфорд затем еще прямыми опытами доказал, что при радиоактивном а-распаде образуется именно гелий. Собирая α-частицы внутри специального резервуара на протяжении нескольких дней, он с помощью спектрального анализа убедился в том, что в сосуде накапливается гелий (каждая α-частица захватывала два электрона и превращалась в атом гелия).

При радиоактивном распаде возникают α-лучи (ядра атома гелия), β-лучи (электроны) и γ-лучи (коротковолновое электромагнитное излучение).

Вопрос к параграфу

Почему выяснить природу α-лучей оказалось гораздо сложнее, чем в случае β-лучей?

Ни для кого не секрет, что радиация вредна. Это знают все. Все слышали про ужасные жертвы и опасность радиоактивного воздействия. Что же такое радиация? Как она возникает? Существуют ли разные виды радиации? И как от нее защититься?

Слово «радиация» происходит от латинского radius и обозначает луч. В принципе радиация - это все виды существующих в природе излучений - радиоволны, видимый свет, ультрафиолет и так далее. Но излучения бывают различными, некоторые из них полезны, некоторые вредны. Мы в обычной жизни привыкли словом радиация называть вредное излучение, возникающее вследствие радиоактивности некоторых видов вещества. Разберем, как на уроках физики объясняют явление радиоактивности.

Радиоактивность в физике

Мы знаем, что атомы вещества состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так вот ядро - это в принципе очень устойчивое образование, которое сложно разрушить. Однако, ядра атомов некоторых веществ обладают нестабильностью и могут излучать в пространство различную энергию и частицы.

Это излучение называют радиоактивным, и оно включает в себя несколько составляющих, которые назвали соответственно первым трем буквам греческого алфавита: α-, β- и γ- излучение. (альфа-, бета- и гамма-излучение). Эти излучения различны, различно и их действие на человека и меры защиты от него. Разберем все по порядку.

Альфа-излучение

Альфа-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или воздухом, оно облучает внутренние органы и становится опасным.

Бета-излучение

Бета-излучение — это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.

Гамма-излучение

Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.

Как видно, альфа-излучение по его характеристикам практически не опасно, если не вдохнуть его частички или не съесть с пищей. Бета-излучение может причинить ожоги кожи в результате облучения. Самые опасные свойства у гамма-излучения. Оно проникает глубоко внутрь тела, и вывести его оттуда очень сложно, а воздействие очень разрушительно.

В любом случае без специальных приборов знать, что за вид радиации присутствует в данном конкретном случае нельзя, тем более, что всегда можно случайно вдохнуть частички радиации с воздухом. Поэтому общее правило одно - избегать подобных мест, а если уж попали, то укутаться как можно большим количеством одежды и вещей, дышать через ткань, не есть и не пить, и постараться поскорее покинуть место заражения. А потом при первой же возможности избавиться от всех этих вещей и хорошенько вымыться.

Цель урока: выяснить, в чем состоит явление радиоактивности, каков состав, природа и свойства радиоактивных излучений. Добиться понимания смысла физического понятия “радиоактивной излучение”.

Литература и оборудование:

1. Мякишев Г.Я. Физика 11 – М.: Просвещение, 2010 г.
2. Портрет М. и П.Кюри.
3. Таблица Менделеева.
4. Таблица “Шкала электромагнитных излучений”.
5. Проектор.
6. Ноутбук.
7. Экран.

Ход урока

Открытие естественней радиоактивности.

Слова “радиоактивное излучение”, “радиоактивные элементы”, “радиация” сегодня известны каждому. Многие, наверно, знают и то, что радиоактивные излучения служат людям: они позволяют в ряде случаев поставить правильный диагноз болезни, а также лечат опасные заболевания, повышают урожайность культурных растений и др.

Полемика.

Явление радиоактивности.

Именно данное явление будет служить объектом нашего сегодняшнего разговора.

Что вы знаете об этом явлении? Каково Ваше отношение к нему?

Полемика Обобщение полученных данных.

Чего больше: позитива или негатива от информации об этом явлении?

Негатива.

В чем же, на ваш взгляд, проблема?

Почему, не смотря на все неприятности, сопутствующие явлению радиоактивности, люди все равно широко используют его?

Предлагаю сформулировать цель нашего урока.

Цель и задачи формулируют школьники.

Цель: Изучить явление радиоактивности и его значение для человека.

А теперь сформулируем задачи, которые служат этапами нашей работы.

1) Рассмотреть понятие радиоактивность.
2) Рассмотреть виды радиоактивности.
3) Ознакомиться с областями применения радиоактивности.
4) Определить значение радиоактивности для человека.

Решение проблемы.

Чтобы решить данную проблему, нам придется решить несколько проблемных задач.

Для того, чтобы решить нашу первую задачу – сформулировать определение понятия “радиоактивности”, – нужно вдуматься в смысл самого термина. Попробуем раскрыть его этимологию. Из каких двух основ состоит данное слово?

Радио активность

“radiare” – лат. испускать, лучи
Активность – само за себя говорит.

В каком случае вещество, атом что-то испускает?

Если он распадается.

Обратите внимание на второе значение латинского слова “radiare” – лучи.

Радиоактивность была открыта французским ученым Анри Беккерелем в 1896 году. Он изучал свечение некоторых веществ, в частности солей урана (двойной сульфат урана и калия), предварительно облученных солнечным светом.

Радиоактивность – это самопроизвольный распад ядер атомов с испусканием элементарных частиц.

Учащиеся делают сообщения.

Вот как ученый описывает в первом выступлении свои опыты.

Доклад № 1 учащегося:

“Обертываем броможелатиновую люмьеровскую фотографическую пластинку двумя листами черной бумаги, очень плотной, такой, что пластинка не вуалируется экспозицией на солнце в течение дня. Снаружи на лист бумаги кладем пластиночку (кристалл соли урана) и выставляем все это на солнце на несколько часов. Когда затем проявим фотографическую пластинку, мы видим, что на негативе появился черный силуэт этой пластиночки. Если же между пластиночкой и бумагой мы помещаем монету или металлический экран, прорезанный ажурным рисунком, мы видим изображение этих предметов, появившееся на негативе. Кристаллическая пластиночка, о которой идет речь, испускает лучи, которые проходят через бумагу, непрозрачную для света, и различают соли серебра”.

Доклад № 2 учащегося:

“Среди предыдущих экспериментов некоторые были подготовлены в среду 26 и в четверг 27 февраля, а так как в те дни солнце показывалось с перерывами, я законсервировал эксперименты, полностью подготовленные, и вернул фотопластинки в темноту, в мебельный ящик, оставив на месте пластиночки урановой соли. В последующие дни солнце снова не показалось. Я проявил пластинки 1 марта, надеясь найти слабые изображения. Силуэты, напротив, показались с большой интенсивностью”.

Отец, дед А.Беккереля занимались изучением люминесцирующих веществ.

“Было совершенно ясным, почему явление радиоактивности было сделано в нашей лаборатории, и если бы мой отец был жив в 1896 году. Он был бы тем, кто сделал это”.

А. Беккерель, открыв новое явление, не знал еще (да и не мог знать), с чем оно связано, он лишь сказал о нем, как о “новом порядке явлений”.

Учащиеся делают вывод: соли урана самопроизвольно, без влияния внешних факторов, создают какое-то излучение.

Свойства радиоактивных излучений. Открытие радиоактивных элементов.

Начались интенсивные исследования радиоактивных излучений, с целью изучениях их свойств и состава, а также установить, испускают ли подобное излучение другие элементы. Первые исследования были проделаны самим Беккерелем, а затем М.Склодовской-Кюри и П.Кюри, занимался этим и Резерфорд.

Свойства радиоактивных излучений:
Действуют на фотопластинку,
Ионизируют воздух,
Проникают сквозь тонкие металлические пластинки,
Полная независимость от внешних условий (от освещения, давления, температуры).

Главные усилия в поиске новых элементов, обладающих способностью к самопроизвольному облучению были предприняты М. и П.Кюри. они обнаружили у тория, а затем, переработав огромное количество урановой руды, выделили новые химические элементы, названные ими “полонием”, “радием” (лучистый) (0,1 г. Радия в 1902 г.)

Что может это вещество (радий)?

Е.Кюри “Мария Кюри” (стр. 163)

Явление самопроизвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.

Впоследствии было установлено. Что все химические элементы с порядковым номером боле 83 являются радиоактивностями.

Радиоактивные изотопы имеются и у более легких ядер.

Сообщение учащегося “ Вклад М.Кюри в изучение радиоактивности”.

Физическая природа радиоактивного излучения.

Радиоактивное излучение имеет сложный состав.

Учащиеся знакомятся с описанием опыта (учебник стр. 308 рис. 258) и самостоятельно заполняют таблицу.

Свойства радиоактивных излучений (А.С.Енохович Справочник по физике и технике стр. 208 табл. 260.)

	α-λ учи	β-λ учи	γ-λ учи
Скорость частиц, вылетающих из ядер радиоактивных веществ.	14000–20000 км/с	160000 км/с	300000 км/с
Энергия частицы.	4–9 Мэв	от сотых долей до 1–2 Мэв	0,2 – 3 Мэв
Масса одной вылетающей частицы.	6,6*10 кг	9*10 кг	2.2*10 кг
Пробег (путь, проходимый частицей в веществе до остановки): в воздухе, в алюминии, в биологической ткани.			до нескольких сот метров, в свинце до 5 см пронизывают тело человека.

Радиоактивность – самопроизвольный, не поддающийся никакому внешнему воздействию непрерывный распад некоторых естественных и искусственных элементов с образованием новых ядер, в ходе которого эти вещества испускают альфа-, бета-, гамма-излучения.

Закрепление:

В научной литературе, в газетах и журналах часто встречается понятие “радиоактивное излучение”. Что это такое? Какие виды радиоактивного излучения вы знаете?

В.Маяковский “Разговор с фининспектором о поэзии”:

Поэзия – та же добыча радия.
В грамм добыча,
В годы труды.
Изводишь единого слова ради
Тысячи тонн словесной руды.

С исследованием каких известных ученых можно сравнить труд поэта?

Письменно ответить на вопрос: “Почему, невзирая на все последствия, человечество продолжает активно использовать радиоактивность?”

Потому что значение велико для человека, а последствий можно избежать при правильном подходе, использовании и образе жизни.

Прочитайте слова знаменитого физика, сказанные им, когда он обдумал результаты своего опыта по бомбардировке листа золота альфа-частицами. Назовите фамилию ученого и год, когда он сделал вывод из этого опыта.