Атом и ядро

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада

Мякишев «Физика 11», физика ядра

◆

Что нужно помнить из 7–9 класса

база 7–9 класса

Три вида излучения: α — ядро гелия, β — электрон, γ — жёсткие фотоны. Правила смещения дают состав нового ядра.

Короткое напоминание2

α-распад: $Z$ падает на 2, $A$ на 4. β-распад: $Z$ растёт на 1, $A$ не меняется.

Проникающая способность растёт в ряду α → β → γ, ионизирующая — наоборот.

Подробно — в уроке ОГЭ

Три вида распада

α — вылетает ядро гелия. β⁻ — нейтрон превращается в протон и вылетает электрон. γ — жёсткий фотон, состав ядра не меняет.

{}^{A}_{Z}X \to {}^{A-4}_{Z-2}Y + {}^{4}_{2}\mathrm{He}, \qquad {}^{A}_{Z}X \to {}^{\,A}_{Z+1}Y + {}^{\ 0}_{-1}e

правила смещения: слева α-распад, справа β⁻-распад

Проникающая способность3

Растёт в ряду α → β → γ. Альфу держит лист бумаги, бету — несколько миллиметров алюминия, гамму ослабляет лишь толстый свинец.

Ионизирующая способность — наоборот: сильнее всех ионизирует α, слабее всех γ.

Гамма-излучение сопровождает другие распады: ядро сбрасывает избыток энергии, не меняя ни $Z$ , ни $A$ .

При β-распаде элемент сдвигается в таблице ВПРАВО, потому что

Z

растёт на единицу. Пропущенное изменение заряда — частая ошибка.

Закон радиоактивного распада

За каждый период полураспада распадается половина оставшихся ядер.

N = N_0 \cdot 2^{-t/T}

T

— период полураспада

Счёт по периодам3

Один период — осталось $N_0/2$ . Два — $N_0/4$ . Три — $N_0/8$ . Именно так и спрашивают.

Распалось при этом $N_0 - N$ : за два периода это три четверти, а не половина.

Период полураспада нельзя изменить: ни нагрев, ни давление, ни химия на него не влияют.

⚗

Опыт в Физлабе

Радиоактивный распад

Следи, как кривая падает вдвое за каждый период и почему не достигает нуля.

Открыть опыт

Распад статистичен

Предсказать, когда распадётся конкретное ядро, невозможно. Закон работает только для больших количеств.

Что из этого следует3

У каждого ядра одна и та же вероятность распасться в следующую секунду, и она не зависит от того, сколько ядро уже «прожило».

Именно поэтому остаётся ровно половина за период, а не «сначала старые, потом молодые».

На постоянстве периода основано радиоуглеродное датирование.

Разобранные примеры

Период полураспада

2

часа. Какая доля вещества останется через

6

часов?разбор

$6$ часов — это три периода полураспада.
Каждый период количество уменьшается вдвое: $\dfrac12\cdot\dfrac12\cdot\dfrac12=\dfrac18$ .
Останется $\dfrac18$ , то есть $12{,}5\%$ .

Ответ:

\dfrac18

Как меняются

A

Z

ядра при

\alpha

-распаде и при

\beta^-

-распаде?разбор

$\alpha$ -частица — ядро гелия $^4_2\text{He}$ : $A$ уменьшается на $4$ , $Z$ — на $2$ .
При $\beta^-$ -распаде нейтрон превращается в протон: $A$ не меняется, $Z$ растёт на $1$ .
В обеих реакциях $A$ и $Z$ сохраняются суммарно — это и есть способ проверки.

Ответ:

\alpha

A-4

Z-2

;

\beta^-

A

то же,

Z+1

Строение ядра. Энергия связи Ядерные реакции. Деление и…