Главная › Физика — 9 класс › Радиоактивность и радиоактивные превращения g9f-4.2 · Глава 4: Атом и атомное ядро · ~13 мин
Радиоактивность и радиоактивные превращения α \alpha α -, β \beta β -, γ \gamma γ -излучение и закон полураспада
Радиоактивность — это самопроизвольное превращение одних ядер в другие с испусканием излучения; это явление впервые открыл Беккерель. При α \alpha α -излучении ядро испускает ядро гелия (2 4 He ^{4}_{2}\text{He} 2 4 He ), поэтому A A A уменьшается на 4 единицы, а Z Z Z — на 2 единицы. При β \beta β -излучении из ядра вылетает электрон: A A A не изменяется, Z Z Z увеличивается на одну единицу. γ \gamma γ -излучение — это испускание фотонов (высокоэнергетического электромагнитного излучения), при этом не изменяются ни A A A , ни Z Z Z . Число нераспавшихся ядер убывает по закону полураспада: N = N 0 ⋅ 2 − t / T = N 0 2 t / T N = N_0 \cdot 2^{-t/T} = \dfrac{N_0}{2^{t/T}} N = N 0 ⋅ 2 − t / T = 2 t / T N 0 , где T T T — период полураспада; вычисления упрощаются, когда t / T t/T t / T — целое число. То же правило справедливо и для массы вещества (масса пропорциональна числу ядер).
📌 Пример
Например: при начальной массе m 0 = 80 m_0 = 80 m 0 = 80 г через t = 3 T t = 3T t = 3 T остаётся m = m 0 2 t / T = 80 2 3 = 80 8 = 10 m = \dfrac{m_0}{2^{t/T}} = \dfrac{80}{2^3} = \dfrac{80}{8} = 10 m = 2 t / T m 0 = 2 3 80 = 8 80 = 10 г. При α \alpha α -распаде 92 238 U ^{238}_{92}\text{U} 92 238 U получаем A = 238 − 4 = 234 A = 238 - 4 = 234 A = 238 − 4 = 234 , Z = 92 − 2 = 90 Z = 92 - 2 = 90 Z = 92 − 2 = 90 .
Графики Радиоактивное излучение: проникающая способность лучей α, β, γ (α < β < γ; бумага, алюминий, свинец) Ключевые термины Радиоактивность — Явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие с испусканием излучения; впервые открыто Беккерелем.
α \alpha α -излучение — Испускание ядром ядра гелия (2 4 He ^{4}_{2}\text{He} 2 4 He ); A A A уменьшается на 4 единицы, Z Z Z — на 2 единицы. β \beta β -излучение — Вылет из ядра электрона (− 1 0 e ^{0}_{-1}\text{e} − 1 0 e ); A A A не изменяется, Z Z Z увеличивается на одну единицу. γ \gamma γ -излучение — Испускание высокоэнергетических фотонов (электромагнитного излучения); не изменяются ни A A A , ни Z Z Z . Период полураспада (T T T ) — Время, за которое распадается половина вещества (ядер). Правило смещения — При ядерном превращении массовое число A A A и зарядовое число Z Z Z сохраняются (уравновешиваются). Сравнение α \alpha α -, β \beta β -, γ \gamma γ -излучения Излучение Испускаемая частица Изменение A A A Изменение Z Z Z α \alpha α Ядро гелия (2 4 He ^{4}_{2}\text{He} 2 4 He ) A − 4 A - 4 A − 4 Z − 2 Z - 2 Z − 2 β \beta β Электрон (− 1 0 e ^{0}_{-1}\text{e} − 1 0 e ) не изменяется Z + 1 Z + 1 Z + 1 γ \gamma γ Фотон (электромагнитное излучение) не изменяется не изменяется
α \alpha α заряжена положительно, β \beta β — отрицательно, и они отклоняются в поле; γ \gamma γ не имеет заряда и не отклоняется.
Свойства излучений Излучение Заряд Проникающая способность Природа α \alpha α положительный наименьшая (задерживается бумагой) частица (2 4 He ^{4}_{2}\text{He} 2 4 He ) β \beta β отрицательный средняя частица (электрон) γ \gamma γ без заряда наибольшая электромагнитное излучение
Порядок проникающей способности: α < β < γ \alpha < \beta < \gamma α < β < γ .
✎ Полураспад: оставшаяся масса (N = N 0 / 2 n N = N_0 / 2^n N = N 0 / 2 n ) 1 Дано : m 0 = 240 m_0 = 240 m 0 = 240 г, t = 3 T t = 3T t = 3 T , значит n = t / T = 3 n = t/T = 3 n = t / T = 3 .2 Формула : m = m 0 2 t / T = m 0 2 n m = \dfrac{m_0}{2^{t/T}} = \dfrac{m_0}{2^n} m = 2 t / T m 0 = 2 n m 0 .3 Делитель : 2 n = 2 3 = 8 2^n = 2^3 = 8 2 n = 2 3 = 8 .4 Результат : m = 240 8 = 30 m = \dfrac{240}{8} = 30 m = 8 240 = 30 г остаётся нераспавшимся.✎ Ядерная реакция: сохранение A A A и Z Z Z (α \alpha α -распад) 1 Дано : 92 238 U ^{238}_{92}\text{U} 92 238 U претерпевает один α \alpha α -распад.2 Правило : При α \alpha α -распаде массовое число уменьшается на 4, зарядовое — на 2. 3 Массовое число : A = 238 − 4 = 234 A = 238 - 4 = 234 A = 238 − 4 = 234 .4 Зарядовое число : Z = 92 − 2 = 90 Z = 92 - 2 = 90 Z = 92 − 2 = 90 .5 Результат : Полученное ядро: A = 234 A = 234 A = 234 , Z = 90 Z = 90 Z = 90 . 🚫 Частая ошибка
Для t = 3 T t = 3T t = 3 T делить массу на 3 — ошибка; правильный делитель 2 3 = 8 2^3 = 8 2 3 = 8 , например 240 / 8 = 30 240/8 = 30 240/8 = 30 г.
⚠️ Внимание
Не путай распавшуюся массу с оставшейся: оставшаяся = m 0 / 2 n = m_0/2^n = m 0 / 2 n , распавшаяся = m 0 − = m_0 - = m 0 − оставшаяся.
⚠️ Внимание
t / T t/T t / T (число периодов) отличается от t t t (времени): если прошло 3 периода, то t = 3 ⋅ T t = 3 \cdot T t = 3 ⋅ T , T = t / 3 T = t/3 T = t /3 .
💡 Заметка
Запомни: α \alpha α «облегчает» ядро (A − 4 A-4 A − 4 , Z − 2 Z-2 Z − 2 ), β \beta β только увеличивает Z Z Z на 1, γ \gamma γ не меняет ничего.
Правила 1 α \alpha α -излучение (2 4 He ^{4}_{2}\text{He} 2 4 He ): A → A − 4 A \rightarrow A - 4 A → A − 4 , Z → Z − 2 Z \rightarrow Z - 2 Z → Z − 2 .2 β \beta β -излучение (электрон): A A A не изменяется, Z → Z + 1 Z \rightarrow Z + 1 Z → Z + 1 ; γ \gamma γ -излучение: A A A и Z Z Z не изменяются.3 Закон полураспада: N = N 0 2 t / T N = \dfrac{N_0}{2^{t/T}} N = 2 t / T N 0 , T T T — период полураспада. 4 Правило смещения: при ядерном превращении A A A и Z Z Z сохраняются (уравновешиваются). Тренировка 15 лёгких · 15 средних · 15 сложных
В каждом тесте — 10 случайных вопросов
← Назад Атомное ядро: массовое и зарядовое число, изотопы Далее → Дефект массы и ядерные реакции