Презентация к уроку физики в 11 классе "Закон радиоактивного распада"

Закон радиоактивного распада. Период полураспада

Федоров А.М. – учитель физики Кюкяйской СОШ Сунтарского улуса Республики Саха

Период полураспада. Закон радиоактивного распада

Радиоактивный распад подчиняется статистическому закону. Резерфорд, исследуя превращения радиоактивных веществ, установил опытным путем, что их активность убывает с течением времени. Так, активность радона убывает в 2 раза уже через 1 мин. Активность таких элементов, как уран, торий и радий, тоже убывает со временем, но гораздо медленнее. Для каждого радиоактивного вещества существует определенный интервал времени, на протяжении которого активность убывает в 2 раза.

Этот интервал носит название период полураспада. Период полураспада Т — это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.





Это и есть основной закон радиоактивного распада. По этой формуле можно найти число нераспавшихся ядер в любой момент времени.

Таблица «Период полураспада радиоактивных изотопов»

Закон радиоактивного распада – статистический закон

Радиоактивные ядра «не стареют». Так, ядра радона, возникающие при распаде радия, претерпевают радиоактивный распад как сразу же после своего образования, так и спустя 10 мин после этого. Распад любого атомного ядра — это, так сказать, не «смерть от старости», а «несчастный случай» в его жизни. Для радиоактивных ядер не существует понятия возраста. Можно определить лишь их среднее время жизни τ.
Время существования отдельных ядер может варьироваться от долей секунды до миллиардов лет. Атом урана, например, может спокойно пролежать в земле миллиарды лет и внезапно взорваться, тогда как его соседи благополучно продолжают оставаться в прежнем состоянии. Среднее время жизни τ — это просто среднее арифметическое времени жизни достаточно большого количества атомов данного вида. Оно прямо пропорционально периоду полураспада. Предсказать, когда произойдет распад ядра данного атома, невозможно. Смысл имеют только утверждения о поведении в среднем большой совокупности атомов. Закон радиоактивного распада определяет среднее число ядер атомов, распадающихся за определенный интервал времени. Но всегда имеются неизбежные отклонения от среднего значения, и, чем меньше количество радиоактивных ядер в препарате, тем больше эти отклонения. Закон радиоактивного распада является статистическим законом.

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ – форма научных законов, в которой связь начального и последующих состояний исследуемого предмета (процесса) фиксируется с определенной степенью вероятности.
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ — законы средних величин, действующие в области массовых явлений, в частности, по Гейзенбергу, в атомной физике действуют только статистические законы, а не каузальные(причинно обусловленные).
Например, в физике газов возможно лишь вероятное понимание траекторий молекул через понятие статистического распределения. Классическая наука, изучавшая главным образом автономные объекты с ограниченным числом связей, ориентировалась на формулировку законов науки в виде динамических законов, однозначно связывающих действие и результат, причину и следствие, начальное и последующее состояния (например, ньютоновская механика).
Поэтому первоначально вероятностные методы исследования и выводимые на их основе статистических законов расценивались как ущербные, вынужденные временные аппроксимации. Для стиля мышления в рамках классической науки было характерно представление о том, что использование динамического закона даёт точный результат, а использование статистических законов – приближенный.

Закономерности радиоактивного распада

Закономерности выпадения монет

1. За определенный интервал времени (за время, равное Т) распадается в среднем (приблизительно) одна и та же доля имеющихся атомов

Упражнения

1. Период полураспада радия Т = 1600 лет. Через какое время число атомов уменьшится в 4 раза?

2. Во сколько раз уменьшится число атомов одного из изотопов радона за 1,91 сут.? Период полураспада этого изотопа радона Т = 3,82 сут.

3. Найти массу радиоактивного материала через промежуток времени, равный четырем периодам полураспада. Начальная масса материала составляла 60 г.

4. Период полураспада некоторого вещества 3 недели. Через какое время количество нераспавшихся ядер уменьшится в 16 раз.

5. Период полураспада изотопа кислорода 8О14 составляет 71с. Какая доля от исходного большого количества этих ядер остаётся нераспавшейся через интервал времени, равный 142 с?

6. Было взято 106 ядер атомов фосфора 15P30. Через какое время останется половина ядер атомов? четвёртая часть ядер?

Образцы заданий ЕГЭ

Образцы заданий ЕГЭ

Образцы заданий ЕГЭ

Домашнее задание

1) Определите, какой элемент образуется из урана 92 238 𝑈 92 92 238 𝑈 238 92 238 𝑈 𝑈𝑈 92 238 𝑈 после одного α – распада и двух β – распадов (запишите реакцию)
 
2) Пе­ри­од по­лу­рас­па­да не­ко­то­ро­го ра­дио­ак­тив­но­го изо­то­па со­став­ля­ет 5 суток. За какое время из­на­чаль­но боль­шое число ядер этого изо­то­па умень­шит­ся в 4 раза?
 
3) Задача: период полураспада изотопа радия равен 1600 лет. Сколько ядер остается нераспавшимися за 3200 лет, если начальное число частиц 10 9 10 10 9 9 10 9 ?

4) 2) Сколь­ко про­цен­тов ядер не­ко­то­ро­го ра­дио­ак­тив­но­го эле­мен­та оста­нет­ся через время, рав­ное трем пе­ри­о­дам по­лу­рас­па­да этого эле­мен­та? (Ответ дать в про­цен­тах.)
 
5) Задача: период полураспада изотопа равен 200 лет. Сколько ядер испытывает распад за 600 лет, если начальное число ядер 106 ?

Использованные ссылки

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/1_%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%BB%D1%8C_%D0%A0%D0%A4_2009_%D0%B3.jpg/512px-1_%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%BB%D1%8C_%D0%A0%D0%A4_2009_%D0%B3.jpg