Правило за изместване
Въпрос 1.Каква е посоката на магнитното поле на фигура 33?
Тъй катоa-частиците имат голям електрически заряд, те силно взаимодействат с материята. Изминаването на малки разстояния в течност или твърдо вещество. При контакт с жива тъкан причинява тежки изгаряния.b—лъчението има по-голяма проникваща способност. Фотоните са неутрални. Тяхната проникваща способност значително надвишава тази наa-лъчение иb—-лъчение.g-лъчението е трудно за защита срещу.
Въпрос 2.Горните аргументи обясняват до известна степен защо фотони с енергия от няколкоKeVилиMeVмогат да преминат през екран с дебелина няколко десетки сантиметра. Как тогава да обясним, че фотоните на видимата светлина почти не преминават дори през лист хартия?
2.2 Реакции на разпад
a-разпад.По време наa-разпад, масовото число на ядрото намалява с4, а зарядът намалява с2e. В резултат на това могат да се получат както стабилни, така и нестабилни (радиоактивни) ядра.
Примери:Астатът е радиоактивен;t»0.02 s.Радийb—радиоактивен;t»6,7 години.
b-разпад.По време наb—разпадане масовото число на ядрото остава непроменено и зарядът се увеличава, ако се излъчи електрон, или намалява, ако се излъчи позитрон.b—Радиацията може да проникне през милиметров лист метал.
Примери.Анемонът е радиоактивен отt” 6.1години. Азотът е стабилен.
g-лъчение. Рентгеновите фотони се излъчват от възбудени ядра. Съставът на ядрото не се променя. Радиацията е аналогична на радиацията от възбудени атоми.
Пример.Изотопът на кобалта е радиоактивен. Той изпитва позитронb—Разлагане: Полученото желязно ядро е във възбудено състояние. По време на прехода на ядрото в основно състояние се излъчва фотон с енергия около14 KeV.
2.3 Правило за изместване
Процесите на разпадане или всякакви други взаимодействия в субатомния свят протичат по такъв начин, че законите за запазване не се нарушават. Правилата за изместване са следствие от законите за запазване на електрическия заряд и барионния заряд. Правилото за изместване заa-разпад е, че има трансформация на един елемент в друг - движение по периодичната таблица. Според периодичната таблица има изместване с две числа към началото на таблицата. Това е резултат от закона за запазване на заряда. Приa-разпадането действа друг закон, законът за запазване на барионния заряд. Барионният заряд на ядрото е просто броят на нуклоните в неговия състав. Той определя масата на ядрото. Масовото число по време на разпадането намалява с 4 единици.
За електронноb-разпадане законът за запазване на заряда изисква да има изместване с едно число към края на периодичната система, а за позитронноb-разпадане - с едно число към началото на таблицата. Тъй като барионният заряд на ядрото остава непроменен, масовото число не се променя.
Не се получава изместване, когато фотони се излъчват от възбудени ядра.
Мисия.Като използвате правилата за изместване, завършете следните ядрени реакции, използвани за получаване на изотопи, които не съществуват в природата:
3. Закон за радиоактивното разпадане
3.1 Време на полуразпад
Когато бяха получени изкуствени радиоактивни изотопи с кратък живот, беше забелязано, че интензитетът на радиоактивното излъчване намалява с времето. Проучванията показват, че намаляването на интензивността на радиацията еследствие от факта, че броят на разпадащите се ядра намалява. Установен е общ закон за всички разпадания -интензитетът на излъчване е пропорционален на броя на все още неразпадналите се ядра. Този факт позволява да се получи времеви закон за намаляване на броя на все още неразпадналите се ядра и респ. интензивност на радиоактивното излъчване.
Експериментално потвърдено следствие следва от факта, че интензитетът на излъчване е пропорционален на броя на неразпадналите се ядра. Да предположим, че първоначално е ималоN0радиоактивни ядра. В резултат на разпади във времетоTброят им е намалял наполовина. Законът е, че новият брой радиоактивни ядраNсъщо намалява наполовина за времеT. Разполовяването на произволен брой неразпаднали се ядра от даден тип става за едно и също времеT. Това време се нарича период на полуразпад.
Нека първоначалният брой радиоактивни ядраN0. Нека изградим последователност от номера на оцелелите ядраN0att=0;N0/2приt=T;N0/4 приt=2T;N0/8приt=3T;×××××N0/2nзаt=nT.Тази последователност предполага следния закон за намаляване на броя на неразпадналите се ядра:(1)Закон (1) може да бъде представен в още една, най-често използвана форма. Обърнете внимание, че , така че лявата страна на уравнение (1) може да бъде записана като(2)Стойносттае равна на средния живот на ядрото в неразпаднало се състояние. Същият закон управлява разпадането на възбудените състояния на атома.
Фактът, че интензитетът на разпадане за равни интервали от време намалява с еднакъв брой пъти, показва еднаква вероятност за ядрен разпад за равни малки интервали от време, независимо отколко дълго е живяло ядрото. "Ядрата не остаряват." Без значение колко дълго живеят, вероятността от разпадане в следващия кратък интервал от време остава същата. От това обстоятелство може да се изведе закон (2).
Допълнителни материали. Нека в началния момент от време имаN0радиоактивни ядра. Нека да определим техния брой в момента от времеt. Нека разделим интервала(0, t)на равни малки интервали от време с продължителностDt. Ако вероятността за разпадане във всеки интервал от време е една и съща, тогава ако преди началото на интервала от време е ималоNмолекули, тогава през времетоDtтехният брой ще намалее сDN=-NlDt, къдетоlе константа, характеризираща скоростта на разпадане на тези ядра. За всеки период от време можете да напишетеN0-N1=N0lDt; N1-N2=N11Dt; N2-N3=N21Dt; ××××× Nn-1-Nn=Nn-1lDt.Нека разделим двете страни на първото уравнение наN0, второто наN1и т.н. Тогава системата от уравнения може да бъде пренаписана както следва:N1/N0=1—lDt;N2/N1=1—lDt;N3/N2=1—lDt ;×××××Nn/Nn-1=1—lDt.Умножаваме член по член всички уравнения, след което получаваме(3)Обърнете внимание, чеDt=t/n, така че уравнение (3) може да бъде записано като(4)Ако направим промяната на променливите-n/lt=m, тогава уравнение (4) приема формата(5)Разбира се, интересуваме се от стойността на дясната страна на уравнение (5) при Ако използваме калкулатор за изчисляване на няколко стойности на израза приm=4, 8, 16, 32, 64, 128и т.н., тогава можете да видите, че получената последователност от стойности на този израз е2.4414; 2.5658; 2,6379; 2.6770; 2,6973; 2.7077—клони към известна граница. Тази граница е равна на основата на естествения логаритъм -e. ТакаТака уравнение (5) приема форматаN(t)=N0e—lt. (6)Сравнявайки (6) с израз (2), можем да заключим, че скоростта на разпадlе свързана с полуживота и средния живот чрез връзката(7)