Радіоактивність. Радіоактивні випромінювання

 
 

У ХХІ ст. навряд чи знайдеться доросла людина, яка хоча б раз у житті не зробила рентгенівський знімок. А от наприкінці ХІХ ст. зображення руки людини з видимою структурою кісток (рис. 23.1) обійшло шпальти газет усього світу, а для фізиків стало справжньою сенсацією. Учені розпочали дослідження рентгенівських променів і пошук їхніх джерел. Одним із таких учених був французький фізик А. Беккерель (рис. 23.2). Якими несподіваними висновками закінчилося його дослідження, ви дізнаєтесь із цього параграфа.



 

Дізнаємося про історію відкриття радіоактивності

Із відкриття рентгенівських променів почалася історія відкриття радіоактивності, й допоміг у цьому випадок.

Поштовхом до досліджень стало припущення вчених, що рентгенівські промені можуть виникати під час короткотривалого світіння деяких речовин, опромінених перед тим сонячним світлом*. До таких речовин належать, наприклад, деякі солі Урану. Такою сіллю і скористався А. Беккерель, щоб перевірити зазначене припущення.

Знаючи, що рентгенівські промені, на відміну від світлових, проходять крізь чорний папір, учений узяв загорнуту в чорний папір фотопластинку**, поклав на неї крупинки уранової солі й на кілька годин виніс фотопластинку на яскраве сонячне світло. Після проявлення на фотопластинці виявилися темні плями саме в тих місцях, де лежала уранова сіль. Таким чином було з’ясовано, що уранова сіль дійсно випускає випромінювання, яке має велику проникну здатність і діє на фотопластинку.

Беккерель вирішив продовжити дослідження й підготував дослід, який дещо відрізнявся від попереднього. Проте вченому завадила похмура погода, і він із жалем поклав готову до досліду фотопластинку з урановою сіллю та мідним хрестом між ними в шухляду стола. Через кілька днів, так і не дочекавшись появи сонця, учений вирішив про всяк випадок проявити фотопластинку. Результат був несподіваним: на пластинці з’явився контур хреста. Тож сонячне світло тут ні до чого, і сіль Урану сама, без впливу зовнішніх факторів, випускає невидиме випромінювання, якому не є перешкодою навіть шар міді!

Пізніше таке випромінювання назвуть радіоактивним випромінюванням (від латин. radio — випромінюю, activus — дієвий); здатність речовин до радіоактивного випромінювання — радіоактивністю; нукліди, ядра яких мають таку здатність, — радіонуклідами.


Дізнаємося про радіонукліди

«Чи тільки Уран випускає "промені Бек-кереля”?» — саме з пошуку відповіді на це запитання почала свою роботу з вивчання радіоактивності М. Склодовська-Кюрі (рис. 23.3). Ретельно перевіривши на радіоактивність практично всі відомі на той час елементи, вона виявила, що радіоактивні властивості має також Торій. Крім того, М. Склодовська-Кюрі та її чоловік П. Кюрі (рис. 23.4) відкрили й нові радіоактивні елементи, зокрема Полоній і Радій.

Поміркуйте, що підштовхнуло подружжя Кюрі назвати елементи саме так.

Згодом виявили, що радіоактивність є властивою всім без винятку нуклідам хімічних елементів, порядковий номер яких більший за 82 ^ > 82). Проте й всі інші елементи мають радіоактивні нукліди (природні або одержані штучно).

вивчаємо склад радіоактивного випромінювання

Досліди з вивчення природи радіоактивного випромінювання показали, що радіоактивні речовини можуть випромінювати промені трьох видів: позитивно заряджені частинки (а (альфа)-випромінювання), негативно заряджені частинки (Р (бета)-випромінювання) і нейтральні промені (у (гамма)-випромінювання). На рис. 23.5 зображено схему одного з таких дослідів: пучок радіоактивного випромінювання потрапляє спочатку в сильне магнітне поле постійного магніту, а потім на фотопластинку. Після проявлення фотопластинки на ній чітко видно три темні плями.

Згадайте, напрямок руху яких частинок прийнято за напрямок електричного струму, та, скориставшись рис. 23.5 і правилом лівої руки, переконайтеся, що а-частинки мають позитивний заряд.

Види радіоактивного випромінювання

а-частинки — ядра атомів Гелію р-частинки — швидкі електрони

у-промені — високочастотне (короткохвильове) електромагнітне випромінювання

Захищаємося від радіоактивного випромінювання

У більшості людей слово «радіація» асоціюється з небезпекою. І це, безумовно, правильно. Радіоактивне випромінювання не фіксується органами чуття людини, проте відомо, що воно може призвести до згубних наслідків. Від впливу радіації можна захиститися, побудувавши на шляху випромінювання перешкоду.

Простіше за все захиститися від а-і р-випромінювань. Хоча а- і р-частинки летять із величезною швидкістю, їх потік легко зупиняє навіть тонка перешкода. Як показали експерименти, достатньо тонкого аркуша

паперу (0,1 мм), щоб зупинити а-частинки; р-випромінювання повністю поглинається, наприклад, алюмінієвою пластинкою завтовшки 1 мм (рис. 23.6).

Найважче захиститися від у-випромінювання — воно проникає крізь доволі товсті шари матеріалів. В окремих випадках для захисту від у-випромінювання необхідні бетонні стіни завтовшки кілька метрів.

Даємо означення радіоактивності

Вивчення радіоактивності показало, що радіоактивне випромінювання є наслідком перетворень ядер атомів. Причому ці перетворення відбуваються довільно (без жодних причин), їх не можна прискорити або сповільнити, вони не залежать від зовнішнього впливу, тобто на них не впливають зміни тиску й температури, дія магнітного та електричного полів, хімічні реакції, зміна освітленості тощо.

Радіоактивність — здатність ядер радіонуклідів довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок.

Випромінюючи а- чи р-частинки, вихідне (материнське) ядро перетворюється на ядро атома іншого елемента (дочірнє ядро); а- і р-розпади можуть супроводжуватися у-випромінюванням. З’ясовано, що радіоактивні перетворення підпорядковуються так званим правилам зміщення.

1. Під час а-розпаду кількість нуклонів у ядрі зменшується на 4, протонів — на 2, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на 2 одиниці менший від порядкового номера вихідного елемента (рис. 23.7):

2. Під час р-розпаду кількість нуклонів в ядрі не змінюється, при цьому кількість протонів збільшується на 1, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на одиницю більший за порядковий номер вихідного елемента (рис. 23.8):

Дізнаємося про радіоактивні ряди

Виходить, що після пояснення радіоактивності мрія алхіміків Середньовіччя про перетворення речовин на золото здійснилася? Насправді — ні. Учені з’ясували, що вихідне (материнське) ядро атома радіоактивного елемента X може зазнавати цілої низки перетворень: ядро атома елемента X перетворюється на ядро атома елемента Y, потім на ядро атома елемента Z і т. д., однак у цьому ланцюжку не може бути випадкових «гостей».

Сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті послідовних радіоактивних перетворень даного материнського ядра, називають радіоактивним рядом. Один із ланцюжків таких перетворень подано на рис. 23.9. Виявлено, що існують чотири радіоактивні ряди, які об’єднують усі відомі в природі радіоактивні елементи: ряд Торію (починається з Торію-232), ряд Урану-Радію (починається з Урану-238); ряд Урану-Актинію (починається з Урану-235); ряд Нептунію (починається з Нептунію-237).

Підбиваємо підсумки

Радіоактивне випромінювання відкрив французський фізик А. Беккерель. Більшість існуючих у природі та штучно отриманих нуклідів є радіоактивними: їхні ядра довільно розпадаються, випромінюючи мікрочастинки та перетворюючись на інші ядра.

Рис. 23.9. Радіоактивний ряд Торію. Ряд починається з Торію-232, який зустрічається в природі, і закінчується Плюм-бумом-208, який є стабільним (не радіоактивним)


Контрольні запитання

1. Як було відкрито явище радіоактивності? 2. Наведіть приклади природних радіоактивних елементів. 3. Опишіть дослід із вивчення природи радіоактивного випромінювання. 4. Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте?

5. Якою є фізична природа а-; р-; у-випромінювання? 6. Як захиститися від радіоактивного випромінювання? 7. Наведіть означення радіоактивності. 8. Що відбувається з ядром атома під час випромінювання а-частинки? р-частинки?

Вправа № 23

1. Які види радіоактивного випромінювання діяли на фотопластинку в дослідах А. Беккереля? Розгляньте два випадки: а) крупинки солі Урану покладено безпосередньо на чорний папір, у який загорнута пластинка; б) сіль Урану покладено на мідний хрест, який, у свою чергу, покладено на загорнуту в чорний папір фотопластинку.

2. Довжина хвилі у-випромінювання у вакуумі 0,025 нм. Визначте її частоту.

3. Скориставшись рис. 23.9, запишіть кілька рівнянь реакцій розпаду, характерних для радіоактивного ряду Торію-232.

4. Під час природного радіоактивного розпаду радію |(Ка| із його ядра випускається р-частинка. На ядро якого елемента перетворюється при цьому ядро атома Радію? Запишіть рівняння реакції.

5. Визначте масу а-частинки, знаючи, що маса протона і маса нейтрона приблизно дорівнюють 1,7 · 10-27 кг. Якою є кінетична енергія а-частинки, якщо вона рухається зі швидкістю 1,5 · 107 м/с?

6. «Все є отрута, і все є ліки, — це залежить від дози». Ця фраза належить відомому лікарю епохи Відродження Парацельсу (справжнє ім’я — Філіп Авреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгайм (1493-1541)). Скористайтеся додатковими джерелами інформації та дізнайтеся, як шкідливе радіоактивне

. випромінювання використовують для лікування хворих.

7. Маємо 2 моль урану і 2 моль гелію. Скільки атомів у кожній речовині?

Фізика і техніка в Україні

іван павлович пулюй (1845-1918) — український фізик, електротехнік, винахідник. Ще за 14 років до Вільгельма Рентгена він сконструював трубку, яка згодом стала прообразом сучасних рентгенівських апаратів. І. П. Пулюй набагато глибше за Рентгена проаналізував природу та механізми виникнення Х-променів (пізніше їх було названо рентгенівськими), а також на прикладах продемонстрував їх суть.

І. П. Пулюй одним із перших почав конструювати й виготовляти вакуумні пристрої. Широко відомою стала винайдена вченим люмінесцентна газорозрядна лампа, яка увійшла в історію техніки як «лампа Пулюя» (Риіиііатре). Знімки в Х-променях, виконані Пулюєм за допомогою цієї лампи, найчастіше відтворювались у європейських науково-популярних виданнях як неперевершені за якістю для ілюстрації застосування цих променів у медицині.

Одна із розробок ученого — запатентований винахід, який дав змогу використовувати лінію передачі змінного струму для одночасного телефонного зв'язку.

Ім'я І. П. Пулюя носить Тернопільський національний технічний університет. НАНУ заснувала премію імені Івана Пулюя — за видатні роботи в галузі прикладної фізики.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.