Зовнішнє незалежне оцінювання - комплексне видання

Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

КВАНТОВА ФІЗИКА. ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

3. АТОМ ТА АТОМНЕ ЯДРО

3.5. РАДІОАКТИВНІСТЬ

Радіоактивність — явище мимовільного перетворення нестійкого ізотопа хімічного елемента в інший ізотоп.

3.5.1. ПРИРОДНА РАДІОАКТИВНІСТЬ

Природну радіоактивність відкрив А. Беккерель (1896 р.), який встановив, що сіль урану випускає випромінювання, яке засвічує фотоплівку, загорнуту в чорний папір, та йонізує повітря.

Дослідження радіоактивного випромінювання продовжили подружжя М. Складовська-Кюрі та П. Кюрі. Вони виявили радіоактивні властивості у Торію та відкрили нові радіоактивні елементи — Полоній та Радій.

Досліди щодо вивчення радіоактивного випромінювання показали, що це випромінювання не є однорідним. У магнітному полі радіоактивне випромінювання розділяється на три складові: а-, - і - випромінювання (рис. 3.8).

Рис. 3.8

а-розпад. У деяких важких ядрах два протони і два нейтрони вступають у замкнену взаємодію і виштовхуються з ядра. Первинне ядро випромінює а-частинку (ядро ) і перетворюється в нове ядро елемента, який розташований на дві клітинки ближче до початку періодичної системи хімічних елементів Менделєєва:

+ .

-розпад. У деяких ядрах нейтрон довільно (спонтанно) перетворюється в протон з випромінюванням електрона й антинейтрино. Утворюється нове ядро елемента, який розташований у періодичній системі хімічних елементів Менделєєва слідом за елементом до випромінювання, тобто зміститься на одну клітинку до кінця періодичної системи хімічних елементів Менделєєва. Потік електронів, що виникає, називають -випромінюванням:

+ e^- + .

у-випромінювання. Ядра, що опинилися у збудженому стані, переходячи у стаціонарний стан, випромінюють квант електромагнітного випромінювання високої частоти (у-квант):

3.5.2. ШТУЧНА РАДІОАКТИВНІСТЬ

Деякі штучно одержані радіоактивні речовини зазнають (⁺-розпаду.

В ядрах цих атомів один із протонів перетворюється в нейтрон з випромінюванням позитрона і нейтрино. Новий елемент зміщується на одну клітинку до початку періодичної системи хімічних елементів Менделєєва:

e⁺ + v, e⁺ + v.

Ізотоп 3015P отримують бомбардуванням Аl а-частинками:

+ n.

3.5.3. ЗАКОН РАДІОАКТИВНОГО РОЗПАДУ

Період піврозпаду Т — фізична величина, що дорівнює часу, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда.

✵ Одиниця періоду піврозпаду в СІ — секунда.

Активність А радіонуклідного зразка — фізична величина, що чисельно дорівнює кількості розпадів, що відбувається в даному радіонуклідному зразку за одиницю часу:

A = .

✵ Одиниця активності в СІ — беккерель (Бк). 1 Бк — це активність такого зразка, у якому за 1 с відбувається 1 розпад. Позасистемна одиниця — кюрі (Кі): 1 Кі = 3,7 ∙ 10¹⁰ Бк.

✵ Активність зразка можна обчислити за формулою:

A = N,

де N — кількість атомів радіонукліда, = — стала радіоактивного розпаду даного нукліда. Закон радіоактивного розпаду (рис. 3.9):

N = N₀,

де N і N₀ — число радіоактивних атомів відповідно в даний і початковий моменти часу; Т — період піврозпаду; t — час спостереження.

Рис. 3.9