Закон радиоактивного распада - Физика атомного ядра - Квантовая физика

Цель: изучить закон радиоактивного распада.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проведение самостоятельной работы

Вариант I

1. Заряды протона и электрона... (равны по модулю.)

2. Масса протона и электрона ...

3. В состав ядра входят: ... (протоны и нейтроны.)

4. Соотношение массы протона и нейтрона... (Масса нейтрона незначительно больше массы протона.)

5. Чему равно число протонов в ядре? (Числу электронов в оболочке атома Z.)

6. Чему равно число нейтронов в ядре? (А - Z.)

7. Что такое дефект масс? (Разность между суммарной массой нуклонов, не связанных между собой, и суммарной массой всех нуклонов, связанных между собой.)

8. Определите, что такое удельная энергия связи. (Удельная энергия связи ядра - это энергия связи ядра, разделенная на число нуклонов, т. е. энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра.)

9. Ядра атомов у изотопов одного и того же элемента содержат... (одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.)

10. Сколько нейтронов содержит изотоп ¹³⁸₉₂U? (146.)

11. Энергия связи ядра дейтерия ²₁Н равна 2,224 мэВ. Чему равна удельная энергия связи этого ядра? (1,112 мэВ.)

Вариант II

1. Ядро атомов состоит... (из протонов и нейтронов.)

2. Что имеет нейтрон - массу или заряд? (Нейтрон имеет массу, но не имеет заряда.)

3. У всех химических элементов есть изотопы. Что можно утверждать об изотопах одного и того же элемента? (Ядра атомов у изотопов одного и того же элемента содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов.)

4. Какому условию удовлетворяют при образовании ядра его масса покоя и масса покоя образующих частиц?

5. Из предыдущей задачи следует дефект массы... (ΔM > 0.)

6. Что такое энергия связи? (Энергия, которую необходимо затратить, чтобы удалить из ядра один нуклон.)

7. Каков состав ядер натрия ²⁹₁₁Na? (11 протонов, 12 нейтронов.)

8. Ядерная реакция протекает с поглощением энергии, когда суммарная масса ядер и частиц, образовавшихся при ядерной реакции,... (больше массы исходных ядер и частиц.)

9. Энергия связи изотопа лития ⁷₃Li равна 39,24 МэВ. Определите удельную энергию ядра лития. (5,6 МэВ.)

10. Сколько протонов содержится в изотопе ²³⁸₉₂U? (92.)

11. Одинаковы ли химические элементы, обозначенные символами Х,? (Одинаковы.)

III. Изучение нового материала

Что же происходит с веществом при радиоактивном излучении?

1. Радиоактивные элементы - уран, торий, радий испускают излучения. На протяжении суток, месяце и лет интенсивность заметно не изменяется. На него не оказывают никакое влияние нагревание, увеличение давления и т. д.

2. Радиоактивность сопровождается выделением энергии.

Резерфорд обнаружил, что активность тория, определяемая как

число распадов в единицу времени, остается неизменной в закрытой ампуле. Было обнаружено, что в результате атомного превращения образуется вещество совершенно нового вида, полностью отличное по своим физическим и химическим свойствам от первоначального вещества. Это вещество само так же неустойчиво и испытывает превращение с испусканием характерного радиоактивного излучения.

Закон радиоактивного распада установлен Ф. Содди. Опытным путем Э. Резерфорд установил, что активность радиоактивного распада убывает с течением времени. Для каждого радиоактивного вещества существует интервал времени, на протяжении которого активность убывает в 2 раза, т. е. период полураспада Т данного вещества. Например, для ядра ²²⁶₈₈Rа период Т ≈ 1600 лет, если взять 1 г ²²⁶₈₈Rа через 1600 лет, его будет 0,5 г, а через 3200 лет – 1/4 г. Таким образом, исходное количество радия должно обратиться в нуль спустя бесконечный промежуток времени.

Пусть число радиоактивных атомов N, время t = 0. Через t₁ = Т число нераспавшихся ядер через t₂ = 2Т останется через t₃ = 3Т таких ядер окажется и т. д.

Следовательно, в конце промежутка времени t = nТ нераспавшихся ядер останется

Так как n = t/T, то - это закон, которому подчиняется распад большого количества радиоактивных ядер.

У радиоактивных элементов Т имеет различную величину, например ²³²₉₀Th имеет период полураспада Т = 1,4 · 10¹⁰ лет, а у криптона ⁹⁴₃₆Кr период полураспада Т = 1,4 с.

IV. Закрепление изученного материала

1. Фронтальный опрос.

- Что называют периодом полураспада радиоактивного вещества? Что он характеризует?

- Выведите формулу закона радиоактивного распада. Каков характер этого распада?

- Приведите примеры периодов полураспада некоторых радиоактивных элементов.

- Как выглядит график зависимости спада активности радиоактивного элемента от времени?

2. Решение задачи.

Имелось некоторое количество радиоактивного радона. Количество радона уменьшилось в 8 раз за 11,4 дня. Каков период полураспада радона?

Решение:

V. Подведение итогов урока

Домашнее задание

п. 102.

Р - 1170; Р - 1171.