Презентация по физике на тему "Явление радиоактивности" (11 класс, физика)

Явление  радиоактивности Смирнова С.Г. учитель физики  МОУ «Луховский лицей»

Радиоактивностью называется способность  нестабильных ядер превращаться в другие ядра,  при этом процесс превращения сопровождается  испусканием различных частиц. В конце XIX в. была открыта радиоактивность.  Ряд химических элементов самопроизвольно  создает различные излучения. Впоследствии было установлено, что все  химические элементы с порядковым номером  более 83 являются радиоактивными.

Естественная радиоактивность Явление радиоактивности – открыто в 1896 году А. Беккерелем. Пьер и Мария Кюри выделили из солей урана два химических элемента,  которые также давали сильное излучение – полоний и радий. Источник  радиоактивного излучения – нестабильное ядро атома. Три вида радиоактивного излучения: ­, ­, ­излучение.  При всех ядерных превращениях сохраняются массовые  и зарядовые числа, выполняются все известные законы сохранения:  энергии, импульса, момента импульса, заряда, а также закон  сохранения нуклонов.

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. 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.

Схема установки для наблюдения радиоактивного излучения  (распада)

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 — бета­лучей и нейтральный —  гамма­лучей ( α ­лучи,  ­лучи,  ­лучи).  β γ  1)  α ­частица — это ядро атома гелия.  2) При исследовании отклонения  ­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.  β 3)  ­лучи представляют собой электромагнитные волны γ

­распад  Пример – превращение радия в радон: 226 88 Ra  222 86 Rn + He 4 2 A Z X  A Z   4 2 Y + He 4 2 ­распад Пример ­распада – распад ядра углерода: 14 6 13 7 C N  14 7  14   6 0 N +  1 0 C +  1 e e %     A Z X  A Z  1 Y + 0  1 e %   Может сопровождаться ­излучением. ­лучи – электромагнитные волны, длины которых от 10­13 до 10­10 м.  Излучение возбужденных ядер.

Искусственная радиоактивность В 1932 году – Ирен и Фредериком Жолио­Кюри.  27 13 Al + He 4 2 P  30 P + 15   0 30 e Si 1 14 30 15 1 0 n Закон радиоактивного распада Период полураспада – промежуток времени, за который распадется  половина имеющихся радиоактивных ядер.  Радон – T  3,8 суток, радий – 1600 лет, уран – 5730 лет.  N = N0 2­t/T       N = N0e­t   ln2 T

Пример решения задачи ЕГЭ часть 2 Препарат активностью 1,7∙1011частиц в секунду помещен в медный контейнер  массой 0,5 кг. На сколько градусов (К) повысилась температура контейнера за 1 час,  α если известно, что данное радиоактивное вещество испускает   – частицы энергией  5,3 МэВ? Считайте, что энергия всех частиц переходит во внутреннюю энергию  контейнера. Теплоемкостью препарата и теплообменом с окружающей средой  можно пренебречь. Удельная теплоемкость меди 380 Дж/(кг∙К). Решение. Активность радиоактивного вещества определяется скоростью распада,  то есть числом распадов в секунду.  За 1 час излучается N частиц, имеющих энергию E0. E = Аt E0. Эта энергия по условию задачи идет на нагрев контейнера E = Q, cmΔT = Аt E0.   T А   E t 0 с m  11 1,7 10    3600 5,3 10 1,6  6   380 0 5 , 10   19 К 2,7К. 

Ядерные реакции 1. Реакции деления Деление ядер урана – 1938 год – О. Ган и Ф. Штрассман.  Объяснение дано О. Фришем и Л. Майтнер.  Ядро урана, поглотившее нейтрон, становится неустойчивым и распадается  на два осколка, так называемые осколки деления.  Удельная энергия связи ядра урана – 7,6 Мэв/нуклон  Массы осколков меньше массы распавшегося ядра на 8,5 – 7,6 Мэв/нуклон.  В процессе деления участвуют 236 нуклонов ядра урана, то энергия,  выделяющаяся при делении только одного ядра, ~ 200 МэВ.  235 92 235 92 U U     n n 1 0 1 0 236 92 236 92 U U   141 56 140 54 Ba Xe   92 36 94 38  Kr 3  Sr 2 1 0 1 0 n n Цепная реакция деления

Капельная модель ядра и распада Природный уран содержит 92,27% изотопа 238U 0,72%235 ­ U,   0,01% 234 ­ U ,

Управляемая реакция деления – реактор Первый  ядерный реактор создан в 1942 году под руководством  Э.Ферми в Чикаго.  Реактор на быстрых нейтронах 238 92 U n   239 92 U    239 93 Np e    239 94  Pu e 

2) Реакция термоядерного синтеза (2015 г.)  2 1 H + H 3 1  4 2 He + n 1 0