Корисне застосування радіоактивності. Явище радіоактивності

Мета заняття:Вивчити явище радіоактивності

Наприкінці минулого століття було зроблено два найбільші відкриття. У 1895р. У Рентген виявив промені, які виникали при пропусканні струму високої напруги через скляний балон із розрядженим повітрям, в 1896 р. А. Беккерель відкрив явища радіоактивності. А. Беккерель виявив, що солі урану мимоволі випускають невидимі промені, що викликають почорніння фотопластинки та флуоресценцію деяких речовин. У 1898р. Подружжя П'єр Кюрі та Марія Склодовська-Кюрі відкрили ще два елементи – полоній і радій, які давали подібні випромінювання, але інтенсивність їх у багато разів перевищувала інтенсивність випромінювання урану. Згодом було встановлено властивості цих випромінювань та визначено їх природу. Крім того, було виявлено, що радіоактивні речовини постійно виділяють енергію у вигляді тепла.

Явище мимовільного випромінювання було названо радіоактивністю,а речовини, що випускають випромінювання – радіоактивними.

Радіоактивність- це властивість ядер певних елементів мимоволі (тобто без будь-яких зовнішніх впливів) перетворюватися на ядра інших елементів з випромінюванням особливого роду випромінювання, званого радіоактивним випромінюванням.Саме явище називається радіоактивним розпадом.На швидкість перебігу радіоактивних перетворень не впливають зміни температури і тиску, наявність електричного і магнітного полів, вид хімічної сполуки даного радіоактивного елемента та його агрегатного стану.

Радіоактивні явища, що відбуваються в природі, називаються природною радіоактивністю; аналогічні процеси, що відбуваються у штучно отриманих речовинах (через відповідні ядерні реакції), - штучною радіоактивністю.Проте, розподіл це умовно, оскільки обидва види радіоактивності підпорядковуються одним і тим самим законам.

Природна радіоактивність та радіоактивні сімейства

Радіоактивні елементи поширені у природі у незначних кількостях. Вони містяться у твердих породах земної кори, у воді, у повітрі, а також у рослинних та тваринних організмах, в які вони потрапляють з навколишнього середовища.

У земній корі природно-радіоактивні елементи містяться переважно в уранових рудах, і майже всі є ізотопами важких елементів з атомним номером понад 83. Ядра важких елементів нестійкі. Вони зазнають часом багаторазові послідовні ядерні перетворення. В результаті виникає цілий ланцюжок радіоактивних розпадів, в якому ізотопи виявляються генетично пов'язаними між собою. Такий ланцюжок-сукупність всіх ізотопів ряду елементів, що виникають в результаті послідовних радіоактивних перетворень з одного матеріального елемента, називається радіоактивним сімейством чи поруч.Сімейство названо за першими елементами, з яких починаються радіоактивні перетворення, тобто. за їхніми родоначальниками.

В даний час відомо три природно-радіоактивних сімейства: урану-радію (238 92 U-Ra), торію (232 90 Th) і актинію (235 89 Ac). Вихідний елемент сімейства урану 238 92 U в результаті 14 послідовних радіоактивних перетворень (восьми альфа- та шести бета-перетворень), переходить у стійкий ізотоп свинцю 206 82 Pb. Оскільки це сімейство включає дуже важливий радіоактивний елемент - радій, а так само продукти його розпаду, то воно часто позначається як сімейство урану-радію.

Родоначальник сімейства торію 232 90 Th шляхом десяти послідовних перетворень (шості альфа - і чотирьох бета перетворень) перетворюється на стабільний ізотоп свинцю 208 82 Pb.

Родоначальником сімейства актинія є ізотоп урану 235 92 U, який раніше називали актинієм-урану AcU . Так як серед членів ряду є ізотоп актинія 227 89 Ac, це сімейство отримало назви сімейства актинія або актинія-урану. Шляхом одинадцяти перетворень (семи альфа-і чотирьох бета перетворень) 235 92 U перетворюється на стабільний ізотоп свинцю 205 82 Pb. Для родоначальних елементів зазначених сімейств характерно, що вони мають дуже великий період напіврозпаду.

Характеристика радіоактивних випромінювань

Радіоактивне випромінювання невидиме. Воно виявляється за допомогою різних явищ, що відбуваються при його дії на речовину (світіння люмінофорів або флуоресціюючих екранів, іонізація речовини, почорніння фотоемульсії після прояву тощо).

Характер випромінювання, що випускається радіоактивними речовинами, вивчений як по поглинанню його в речовині, так і по відхиленню цих променів в електричному і магнітному полі. Було виявлено, що радіоактивне випромінювання у поперечному магнітному полі розділяється зазвичай на три пучки. Поки не було з'ясовано природу цих випромінювань, промені, що відхиляються до негативно зарядженої платівки, умовно були названі альфа-променями, що відхиляються до позитивно зарядженої платівки – бета-променями, а промені, які зовсім не відхилялися, були названі гамма-променями. Такий поділ радіоактивного випромінювання в електричному полі дозволило встановити, що тільки гамма-промені є справжніми променями, так як вони навіть у сильному електричному або магнітному полі не відхиляються; альфа- та бета-промені є зарядженими частинками і здатні відхилятися.

Альфа-частки (α) є ядром атомів гелію (4 2 Н) і складаються з двох протонів і двох нейтронів, вони мають подвійний позитивний заряд і відносно велику масу, рівну 4,003 а.е.м. Ці частинки перевищують масу електрона у 7300 разів; енергія їх коливається не більше 2-11 МеВ. Для кожного даного ізотопу енергія -частинок постійна. Пробіг альфа-часток у повітрі становить залежно від енергії 2-10 см, у біологічних тканинах – кілька десятків мікронів. Так як альфа-частинки масивні і мають порівняно більшу енергію, шлях їх у речовині прямолінійний; вони викликають сильно виражені ефекти іонізації та флуоресценції. У повітрі на 1 см шляху альфа-частка утворює 100-250 тис. пар іонів. Тому альфа-випромінювачі при попаданні в організм украй небезпечні для людини та тварин.

Вся енергія α-часток передається клітинам організму, і завдає їм шкоди

Бета-випромінювання (β) являє потік частинок (електрони або позитрони), що випускаються ядрами при розпаді бета. Фізична характеристика електронів ядерного походження (маса, заряд) така сама, як і в електронів атомної оболонки.

На відміну від α-часток бета-частинки одного і того ж радіоактивного елемента мають різний запас енергії (від нуля до деякого максимального значення).

Оскільки β-частинки одного і того ж радіоактивного елемента мають різний запас енергії, то величина їх пробігу в одному і тому ж середовищі буде неоднаковою. Шлях бета-частинок у речовині звивистий, оскільки, володіючи вкрай малою масою, вони легко змінюють напрямок руху під дією електричних полів зустрічних атомів. β-частинки мають менший ефект іонізації, ніж альфа-випромінювання. Вони утворюють 50-100 пар іонів на 1 см шляху повітря і мають «розсіяний тип іонізації».

Пробіг β-частинок у повітрі може становити залежно від енергії до 25 м, у біологічних тканинах – до 1 см.

Гамма-випромінювання (γ) являє собою потік електромагнітних хвиль; це як і радіохвилі, видиме світло, ультрафіолетові та інфрачервоні промені, а також рентгенівське випромінювання. Різні види електромагнітного випромінювання відрізняються умовами освіти та певними властивостями (довжиною хвилі та енергією).

p align="justify"> Рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні швидких електронів в електричному полі ядра атомів речовини (гальмівне рентгенівське випромінювання) або при перебудові електронних оболонок атомів при іонізації та збудженні атомів і молекул (характеристичне рентгенівське випромінювання). При різних переходах атомів і молекул із збудженого стану в незбуджене може відбуватися випромінювання променів. Гамма-кванти – це випромінювання ядерного походження. Вони випускаються ядрами атомів при альфа- і бета-розпаді природних і штучних радіонуклідів у тих випадках, коли в дочірньому ядрі виявляється надлишок енергії, не захоплений корпускулярним випромінюванням (α- або β-частинкою). Цей надлишок миттєво висвічується як гамма-квантов.

Гамма-кванти позбавлені маси спокою. Це означає, що фотони існують лише у русі. Вони не мають заряду і тому в електричному та магнітному полі не відхиляються. У речовині та вакуумі гамма-випромінювання поширюється прямолінійно і рівномірно на всі боки від джерела. Швидкість поширення випромінювання у вакуумі дорівнює швидкості світла (3 10 10 см/с).

Енергія гамма-випромінювання природних радіоактивних елементів коливається від кількох кеВ до 2-3 МеВ і рідко сягає 5-6 МеВ.

Гамма-кванти, не маючи заряду і маси спокою, викликають слабку іонізуючу дію, але мають велику проникаючу здатність. Шлях пробігу повітря досягає 100-150 м.

Контрольні питання:

1 Що таке радіоактивність?

2 Види радіоактивності.

3 Дайте характеристику альфа частинкам.

4 Дайте характеристику бетта частинкам.

5 Дайте характеристику гамма випромінювання.

ЯДЕРНО-ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Тут ми розглянемо деякі властивості гірських порід, що містять радіоактивні елементи, а також процеси проходження радіоактивних випромінювань через гірські породи.

Явище радіоактивності

Радіоактивність - це властивість ядер деяких елементів спонтанно перетворювати свій склад та енергетичний стан. Радіоактивність – це внутрішнє властивість ядер, яке залежить від зовнішніх умов.

Як відомо, ядро ​​складається з позитивно заряджених протонів та нейтральних нейтронів; сума протонів та нейтронів (нуклонів) дорівнює атомній вазі елемента. Сили, що утримують нуклони у ядрі, називаються ядерними силами. Вони мають обмінний характер, тобто. між протонами та нейтронами в ядрі відбувається постійний обмін p-мезоном.

Основною властивістю ядерних сил, що впливає на радіоактивність, є їхня коротка дія. У ядрі кожен нуклон ядерними силами пов'язаний не з усіма нуклонами, а лише з довколишніми. Радіус дії ядерних сил близько 10 -15 м. Ядро такого розміру, в якому ядерні сили досягають насичення, є найбільш стійким. Це ядро ​​гелію з двома протонами та двома нейтронами або a-частка, якщо це ядро ​​має кінетичну енергію. Ядра інших елементів, які можуть бути складені з ядер гелію, мають також максимальну стійкість і найбільшу поширеність у гірських породах. Це ядра елементів кисню (8 протонів та 8 нейтронів), кремнію (14, 14), кальцію (20, 20). Навпаки, ядро ​​берилію, що складається з 5 нейтронів і 4 протонів (2a-частинки + нейтрон), аномально нестійке, розпадається при опроміненні гамма-квантами щодо невеликої енергії.

Енергія зв'язку нуклонів у ядрі може бути легко розрахована

E=Δm×c 2 (7.1)

де Dm-дефект маси; с - швидкість світла у вакуумі. Розрахунки показують: що складніше ядро, що більше у ньому протонів і нейтронів, то менше енергія зв'язку для нуклон. Тому радіоактивність – це властивість переважно важких елементів. Всі елементи, порядковий номер яких більший за 81 (талій), є радіоактивними або містять радіоактивні ізотопи.

У гірських породах спостерігаються в основному три види радіоактивних перетворень: альфа-перетворення, бета-перетворення, гамма-випромінювання.

Альфа-перетворення полягає у випромінюванні ядром α-частки, Прикладом такої реакції в гірських породах може служити α-перетворення радію на радіоактивний газ радон:

286 88 Ra → 2 4 α + 222 86 Rn + γ

Бета-перетворення полягає у випромінюванні ядром b-частки (електрона) при перетворенні в ядрі нейтрону в протон (n ® p + е -)-88% ядер радіоактивного ізотопу 40 К відчуває цей тип перетворення:

У 12% випадків ядро ​​40 До перетворюється у вигляді електронного захоплення, тобто. у захопленні ядром електрона з внутрішнього K-шару та перетворенні протона на нейтрон:

40 19 К + е - → 40 18 Ar+ γ

Ядра, що утворилися в ході радіоактивного перетворення, найчастіше виявляються в збудженому стані. Переходячи в нормальний стан, вони випромінюють надлишок енергії як гамма-квантів.

Гамма-випромінювання – це жорстке електромагнітне випромінювання, що супроводжує ядерні перетворення. Енергія g-випромінювання є індивідуальною для кожного виду ядер і є параметром конкретного ядерного перетворення.

У порівнянні з іншими видами електромагнітного випромінювання гамма-випромінювання характеризується більшою енергією та більшою частотою коливань. Останнє випливає із співвідношення

де є постійна Планка; v – частота.

Для гамма-випромінювання найбільш характерні корпускулярні, ніж хвильові властивості. Гамма-випромінювання можна подавати як потік частинок маси m=ħ×ν/c 2 , що поширюються зі швидкістю світла. Завдяки значно вищій проникаючій здатності g-променів у порівнянні з α- та b-частинками в методах розвідувальної геофізики використовується в основному g-випромінювання.

Час розпаду окремого ядра передбачити неможливо, оскільки радіоактивне перетворення - явище випадкове. Закономірність проявляється для великої кількості атомів. Вона виражена законом радіоактивного перетворення, що полягає в тому, що кількість ядер, що перетворюються, пропорційно наявній кількості радіоактивних ядер. Коефіцієнт цієї пропорційності є параметр атома l, що розпадається, і має сенс ймовірності розпаду за одиницю часу.

В інтегральному вигляді закон радіоактивного перетворення відображає зміну кількості радіоактивної речовини з часом

N = N 0 ×e - λt (7.2)

де t - час початку перетворення; N 0 , N - кількість атомів елемента, що перетворюється відповідно в момент часу 0 і t.

Більш зручним для використання параметром ядра, що розпадається, є період напіврозпаду T 1/2 , що залежить тільки від l:

Період напіврозпаду дорівнює часу, протягом якого перетворюється половина атомів. Так, якщо період напіврозпаду радону 3,82 діб, то саме через цей час у воді, взятій із радонового джерела, залишиться лише половина атомів радону. Приблизно через 10×T 1/2 , тобто через 38 днів всі атоми радону розпадуться. Нижче наводяться періоди напіврозпаду найпоширеніших радіоактивних ізотопів гірських порід:

Зазначимо, по-перше, низький вміст радіоактивних елементів у земній корі. Порівняємо, наприклад, з поширеністю таких породоутворюючих елементів, як Si (27,7%) або Са (3,63%). Вміст інших радіоактивних елементів ще нижче. По-друге, в урану, торію і калію дуже великий період напіврозпаду, тобто. вони щодо слаборадіоактивні елементи. Наприклад, радій розпадається в мільйони разів швидше, ніж уран, а радон – у мільярди разів. Але в стільки ж цих елементів менше в земній корі в порівнянні з ураном. У цьому вся проявляється залежність поширеності елемента у природі від стабільності його ядра.

Якщо при перетворенні ядра 40 До утворюються відразу стабільні ізотопи Са і Аr, то при розпаді ядер урану і торію новоутворені ізотопи також є радіоактивними. Після розпадом U і Th тягнуться цілі ланцюжки радіоактивних перетворень, які закінчуються утворенням стабільних ізотопів свинцю. Ізотопи елементів, що у цих послідовних перетвореннях, утворюють звані радіоактивні ряди, родоначальниками яких є уран і торий. Так, радій і радон входять до складу уранового ряду

Головною особливістю радіоактивних рядів є та, що найбільш довгоживучим (найменше радіоактивним) елементом ряду є його родоначальник, тобто. уран чи торій. Решта елементів ряду розпадаються швидко. Ця обставина, а також експоненційний характер закону радіоактивного перетворення призводять до важливої ​​властивості радіоактивних рядів – радіоактивної рівноваги. Воно проявляється, в незмінності кількостей елементів середини ряду, оскільки число атомів, що розпадаються і утворюються, врівноважене. Кількість атомів радіоактивних елементів ряду взаємопов'язані між собою і з кількістю атомів родоначальника, тобто. урану або торію:

λ 1 ×N 1 = λ 2 ×N 2 = … = λ i × N i = … = λ n × N n (7.3)

де l i - Постійна розпаду i-го елемента ряду; Ni – кількість атомів цього елемента. Відповідно до співвідношення (7.3), знаючи кількість атомів одного елемента ряду, можна визначити кількість решти.

Добуток λ×N = A називається активністю речовини. Враховуючи сенс l як ймовірності розпаду за одиницю часу, активність дорівнює числу атомів, що розпадаються за одиницю часу. Активність в один розпад за секунду називається беккерелем (Бк).

Відповідно до рівняння радіоактивної рівноваги (7.3) активність елементів ряду може бути виражена через активність його родоначальника

де n - кількість елементів у ряду.

Іншими словами, щоб оцінити радіоактивність уранового або торієвого ряду, достатньо знати кількість урану або торію. Ця обставина дуже спрощує вивчення радіоактивності порід, оскільки у разі радіоактивної рівноваги відпадає необхідність у визначенні змісту тих радіоактивних елементів, що входять до складу рядів.

Радіація, радіоактивність та радіовипромінювання – поняття, які навіть звучать досить небезпечно. У цій статті ви дізнаєтеся, чому деякі речовини радіоактивні, і що це означає. Чому всі так бояться радіації та наскільки вона небезпечна? Де ми можемо зустріти радіоактивні речовини та чим нам це загрожує?

Поняття радіоактивності

Радіоактивністю називаю «вміння» атомів деяких ізотопів розщеплюватись і створювати цим випромінювання. Термін «радіоактивність» виник не відразу. Спочатку таке випромінювання називали променями Беккереля, на честь вченого, який відкрив його у роботі з ізотопом урану. Вже тепер ми називаємо цей процес терміном «радіоактивне випромінювання».

У цьому складному процесі початковий атом перетворюється на атом зовсім іншого хімічного елемента. За рахунок викидання альфа-або бета-часток масове число атома змінюється і, відповідно, це переміщає його по таблиці Д. І. Менделєєва. Варто зауважити, що масове число змінюється, але сама маса залишається практично такою самою.

Маючи цю інформацію, можемо трохи перефразувати визначення поняття. Отже, радіоактивність - це також здатність нестійких ядер атомів самостійно перетворюватися на інші, більш стабільні та стійкі ядра.

Речовини – що це таке?

Перед тим як говорити про те, що таке радіоактивні речовини, давайте взагалі визначимо, що називається речовиною. Отже, насамперед це різновид матерії. Логічним є і той факт, що ця матерія складається з частинок, і в нашому випадку це найчастіше електрони, протони та нейтрони. Тут уже можна говорити про атоми, які складаються з протонів та нейтронів. Ну а з атомів виходять молекули, іони, кристали тощо.

Поняття хімічної речовини ґрунтується на цих же принципах. Якщо в матерії неможливо виділити ядро, її не можна зарахувати до хімічних речовин.

Про радіоактивні речовини

Як говорилося вище, щоб виявляти радіоактивність, атом повинен мимоволі розпадатися і перетворюватися на атом зовсім іншого хімічного елемента. Якщо всі атоми речовини нестабільні настільки, щоб розпастися таким чином, значить перед вами радіоактивна речовина. Більш технічною мовою визначення прозвучало б так: радіоактивні речовини, якщо вони містять радіонукліди, причому у високій концентрації.

Де у таблиці Д. І. Менделєєва знаходяться радіоактивні речовини?

Досить простий та легкий спосіб дізнатися, чи ставитися речовина до радіоактивних, це подивитися у таблицю Д. І. Менделєєва. Все, що знаходиться після елемента свинець – це радіоактивні елементи, а також ще прометій та технецій. Важливо пам'ятати, які радіоактивні речовини, адже це може врятувати вам життя.

Існує також низка елементів, які мають хоча б один радіоактивний ізотоп у своїх природних сумішах. Ось їх неповний список, де вказані одні з найпоширеніших елементів:

• Калій.
• Кальцій.
• Ванадій.
• Німеччина.
• Селен.
• Рубідій.
• Цирконій.
• Молібден.
• Кадмій.
• Індій.

До радіоактивних речовин відносяться ті, що містять будь-які радіоактивні ізотопи.

Види радіоактивного випромінювання

Радіоактивне випромінювання буває кількох типів, про які зараз і йтиметься. Вже згадувалося альфа- та бета-випромінювання, але це не весь список.

Альфа-випромінювання - це найслабше випромінювання, яке становить небезпеку у разі, якщо частинки потрапляють у тіло людини. Таке випромінювання реалізується важкими частинками, і тому легко зупиняється навіть аркушем паперу. З цієї причини альфа-промені не пролітають більше 5 див.

Бета-випромінювання сильніше, ніж попереднє. Це випромінювання електронами, які набагато легші за альфа-частки, тому можуть проникати на кілька сантиметрів у шкіру людини.

Гамма-випромінювання реалізується фотонами, які досить легко проникають ще далі до внутрішніх органів людини.

Найпотужніше за проникненням випромінювання - це нейтронне. Від нього сховатись досить складно, але в природі його, по суті, і не існує, хіба що в безпосередній близькості до ядерних реакторів.

Вплив радіації на людину

Радіоактивно-небезпечні речовини часто можуть бути смертельними для людини. До того ж, радіаційне опромінення має незворотний ефект. Якщо ви зазнали опромінення, значить, ви приречені. Залежно від масштабів пошкодження, людина гине протягом кількох годин або багато місяців.

Разом з цим треба сказати, що люди безперервно зазнають радіоактивного випромінювання. Слава Богу, воно досить слабке, щоб мати смерть. Наприклад, подивившись футбольний матч на телебаченні, ви отримуєте 1 мікрорад радіації. До 0,2 рад на рік - це взагалі природне радіаційне тло нашої планети. 3 дар – ваша порція радіації при рентгені зубів. Ну а опромінення понад 100 рад уже є потенційно небезпечним.

Шкідливі радіоактивні речовини, приклади та застереження

Найнебезпечніша радіоактивна речовина - це Полоній-210. Через випромінювання навколо нього навіть видно своєрідну «ауру», що світиться, блакитного кольору. Існує стереотип, що всі радіоактивні речовини світяться. Це зовсім не так, хоч і трапляються такі варіанти, як Полоній-210. Більшість радіоактивних речовин зовні зовсім не підозрілі.

Найбільш радіоактивним металом зараз вважають ліверморій. Його ізотопу Ліверморію-293 достатньо 61 мілісекунди, щоб розпастися. Це з'ясували ще 2000 року. Трохи поступається йому унунпентіями. Час розпаду Унунпентія-289 становить 87 мілісекунд.

Також цікавий факт полягає в тому, що те саме речовина може бути як нешкідливим (якщо його ізотоп стабільний), так і радіоактивним (якщо ядра його ізотопу ось-ось руйнуються).

Вчені, які вивчали радіоактивність

Речовини радіоактивні довгий час не вважалися небезпечними, і тому вільно вивчали. На жаль, сумні смерті навчили нас тому, що з такими речовинами потрібна обережність та підвищений рівень безпеки.

Одним із перших, як уже згадувалося, був Антуан Беккерель. Це великий французький фізик, якому належить слава першовідкривача радіоактивності. За свої заслуги він отримав членство в Лондонському королівському товаристві. Через свій внесок і цю сферу він помер досить молодим, віком 55 років. Але його працю пам'ятають досі. На його честь була названа сама одиниця радіоактивності, а також кратери на Місяці та Марсі.

Не менш великою людиною була Марія Склодовська-Кюрі, яка працювала з радіоактивними речовинами разом із своїм чоловіком П'єром Кюрі. Марія також була француженкою, хоч і з польським корінням. Крім фізики, вона займалася викладанням і навіть активною громадською діяльністю. Марія Кюрі – перша жінка лауреат Нобелівської премії одразу у двох дисциплінах: фізика та хімія. Відкриття таких радіоактивних елементів, як Радій та Полоній, – це заслуга Марії та П'єра Кюрі.

Висновок

Як бачимо, радіоактивність - досить складний процес, який завжди залишається підконтрольним людині. Це один із тих випадків, коли люди можуть виявитися абсолютно безсилими перед небезпекою. Саме тому важливо пам'ятати, що справді небезпечні речі можуть бути зовні дуже оманливими.

Дізнатись речовина радіоактивна чи ні, найчастіше можна вже потрапивши під її вплив. Тому будьте обережні та уважні. Радіоактивні реакції багато в чому нам допомагають, але також не варто забувати, що це практично не підконтрольна нам сила.

До того ж, варто пам'ятати внесок великих учених у вивчення радіоактивності. Вони передали нам неймовірно багато корисних знань, які тепер рятують життя, забезпечують цілі країни енергією та допомагаю лікувати страшні захворювання. Радіоактивні хімічні речовини – це небезпека та благословення для людства.

У 1896 році французький фізик А.Беккерель перевіряв, чи сіль урану (уранілсульфат калію) не випускає будь-які промені під дією сонячного світла (незадовго перед цим було відкрито рентгенівське випромінювання, фізики шукали аналоги). Але пізніше А.Беккерель виявив, що сіль урану випромінює невідоме випромінювання і без попереднього освітлення. Беккерель встановив, що інтенсивність випромінювання визначається лише кількістю урану в препараті і зовсім не залежить від того, до яких сполук він входить. Таким чином, ця властивість була притаманна не сполукам, а хімічному елементу – урану. Пізніше це явище названо радіоактивністю.

Явище радіоактивності (лат. Випускаю промені дієвий) - мимовільне перетворення нестійких атомних ядер в ядра інших елементів, що супроводжується випромінюванням частинки гамма-квантів.

Відомі 4 типи радіоактивності: альфа-розпад, бета-розпад, спонтанне ділення атомних ядер, протонна радіоактивність. Для радіоактивності характерно експонен іальне зменшення числа ядер у часі. Радіоактивність вперше виявлена ​​французьким фізиком А. Беккерелем (1852-1908) у 1896 р.

Розрізняють природну та штучну радіоактивність. Природна радіоактивність спостерігається в ізотопів, що існують у природі, а штучна - в ізотопів, отриманих в результаті ядерних реакцій. Ядра, що зазнають радіоактивних перетворень, називають материнськими, а що утворюються в процесі радіоактивного розпаду - дочірніми. Виділяють стійкі (стабільні) та радіоактивні ізотопи. У відомих хімічних елементів знайдено 274 стабільних та понад 700 радіоактивних ізотопів. Більшість хімічних елементів, що зустрічаються в природі, являють собою суміші ізотопів.

Залежно від їхнього походження всі природні радіоактивні елементи Землі можна розділити на три групи.

До першої групи відносяться елементи, об'єднані в три радіоактивні сімейства. Крім довгоживучих родоначальників цих сімейств - урану, торію та актиноурану - сюди входять і продукти їх розпаду, в тому числі і відносно короткоживучі - радій, радон, мезоторій та ін. Кількість радіоактивних елементів цієї групи поступово зменшується відповідно до закону радіоактивного розпаду. Найбільш поширеними елементами цієї групи є уран, кількість якого в земній корі більше, ніж срібла або ртуті, та торій. Природний уран є сумішшю трьох ізотопів - урану - 238 (99,28%), урану - 235 (0,71%) та урану - 234 (0,006%). Уран – 238 та уран – 235 (актино-уран) – родоначальники двох радіоактивних сімейств.

Один із продуктів розпаду урану – 238 – радій, про який вже говорилося вище. Незважаючи на порівняно невеликий період напіврозпаду, вміст радію в земній корі відносно стабільний, оскільки зменшення його кількості в результаті розпаду компенсується безперервним утворенням нового радію за рахунок розпаду урану.

Радій знайшов собі широке застосування в медицині не тільки як джерело гамма-променів для опромінення хворих (у цій галузі його витісняють значно дешевші штучні радіоактивні речовини), а й як джерело радону для радонових ванн, які часто застосовують фізіотерапевти.

Другу групу радіоактивних елементів Землі становлять радіоактивні ізотопи елементів, які не входять до складу радіоактивних сімейств. Вони також виникли в період утворення Землі, і їх кількість поступово зменшується за рахунок радіоактивного розпаду.

З елементів цієї групи найбільше значення має калій, радіоактивність якого було відкрито 1906 р. Калій - одне із найпоширеніших елементів. Його частка становить 1,1% від загальної кількості атомів, що утворюють земну кору. Калій необхідний нормального розвитку рослин, і навіть є невід'ємною складовою будь-якого живого організму, зокрема й людини. Природний калій є сумішшю трьох ізотопів До 39 , До 40 і До 41 , з яких радіоактивний тільки один - До 40 . Кількість цього ізотопу в природній суміші невелика – всього 0,0119%; за 1 г природного калію відбувається близько 30 розпадів на секунду. Незважаючи на таку, здавалося б, незначну порівняно з радієм та ураном активність, калій завдяки своїй поширеності відіграє у природі велику роль.

З інших радіоактивних елементів другої групи заслуговує на увагу рубідій Rb, що володіє властивістю накопичуватися в деяких рослинах (1 л виноградного соку містить 1 мг рубідії). Однак викликана ним активність значно менша, ніж К 40 .

Третю групу природно-радіоактивних речовин, що входять до складу біосфери, утворюють радіоактивні ізотопи, що виникають в атмосфері в результаті дії космічних променів. До таких ізотопів відносяться радіоактивний вуглець (14), фосфор (32) і деякі інші. Кількість цих ізотопів у природі відносно невелика.

Після відкриття радіоактивних елементів розпочалося активне вивчення фізичної природи їхнього випромінювання. Резерфорду вдалося виявити складний склад радіоактивного випромінювання.

Досвід полягав у наступному. Радіоактивний препарат поміщали на дно вузького каналу свинцевого циліндра, навпаки містилася фотопластинка. На випромінювання, що виходило з каналу, діяло магнітне поле. При цьому вся установка була у вакуумі.

У магнітному полі пучок розпадався на три частини. Дві складові первинного випромінювання відхилялися на протилежні сторони, що вказувало на наявність у них зарядів протилежних знаків. Третя складова зберігала прямолінійність розповсюдження. Випромінювання, що має позитивний заряд, отримало назву альфа-промені, негативним - бета-промені, нейтральним - гамма-промені.

Вивчаючи природу альфа-випромінювання, Резерфорд провів такий експеримент. На шляху альфа-частинок він помістив лічильник Гейгера, який вимірював кількість часток, що випускаються, за певний час. Після цього за допомогою електрометра він виміряв заряд частинок, випущених за цей час. Знаючи сумарний заряд альфа-частинок та їх кількість, Резерфорд розрахував заряд однієї такої частки. Він дорівнював двом елементарним.

За відхиленням частинок у магнітом полі він визначив відношення її заряду до маси. Виявилося, що один елементарний заряд припадають дві атомні одиниці маси.

Таким чином, було встановлено, що при заряді, що дорівнює двом елементарним, альфа-частка має чотири атомні одиниці маси. З цього випливає, що альфа-випромінювання – це потік ядер гелію.

В 1920 Резерфорд висловив припущення, що повинна існувати частка масою, що дорівнює масі протона, але не має електричного заряду - нейтрон. Однак виявити таку частку йому не вдалося. Її існування було експериментально доведено Джеймсом Чедвіком у 1932 році.

Крім того, Резерфорд уточнив на 30% відношення заряду електрона до його маси.

Муніципальна загальноосвітня установа «Побідінська середня загальноосвітня школа» Шегарський район Томська область

ДЕРЖАВНА (ПІДСУМКОВА) АТЕСТАЦІЯ ВИПУСКНИКІВ IX КЛАСІВ

РЕФЕРАТ З ФІЗИКИ

ЯВИЩЕ РАДІОАКТИВНОСТІ. ЙОГО ЗНАЧЕННЯ У НАУЦІ, ТЕХНІЦІ, МЕДИЦІНІ

Виконав:Дадаєв Аслан, учень 9 класу

Керівник:Гагаріна Любов Олексіївна, учитель фізики

п. Перемога 2010

1. Введение……………………………………………………………...стр.1

2. Явище радіоактивності………..……………………….................стр.2

2.1.Открытие радіоактивності…………………………................стр.2

2.2. Джерела радіації………………………………………….. стор.6

3. Отримання та застосування радіоактивних ізотопів……………..стр.8

3.1.Використання ізотопів у медицині……………………........стр.8

3.2. Радіоактивні ізотопи у сільському господарстві………………стр.10

3.3.Радиационная хронометрия……………………………………стр.11

3.4. Застосування радіоактивних ізотопів у промисловості ... Стор.12

3.5. Використання ізотопів у науці……………………………...стр.12

4. Висновок…………………………………………………………...стр.13

5. Література …………………………………………………………..стр.14

ВСТУП

Уявлення про атоми як незмінні дрібні частинки речовини було зруйноване відкриттям електрона, а також явища природного радіоактивного розпаду, відкритого французьким фізиком А. Беккерелем. Значний внесок у вивчення цього явища зробили видатні французькі фізики Марія Склодовська – Кюрі та П'єр Кюрі.

Природна радіоактивність існує мільярди років, вона є буквально всюди. Іонізуючі випромінювання існували Землі задовго до зародження у ньому життя і були присутні у космосі до самої Землі. Радіоактивні матеріали увійшли до складу Землі від її народження. Будь-яка людина злегка радіоактивна: у тканинах людського тіла одним із головних джерел природної радіації є калій - 40 і рубідій - 87, причому не існує способу їх позбутися.

Шляхом здійснення ядерних реакцій при бомбардуванні ядер атомів алюмінію а - частинками відомим французьким фізикам Фредеріку та Ірен Кюрі - Жоліо в 1934 вдалося штучно створити радіоактивні ядра. Штучна радіоактивність принципово нічим не відрізняється від природної і підпорядковується тим самим законам.

В даний час штучні радіоактивні ізотопи одержують різними способами. Найбільш поширеним є опромінення мішені (майбутнього радіоактивного препарату) у ядерному реакторі. Можливе опромінення мішені зарядженими частинками у спеціальних установках, де частки прискорюються до більших енергій.

Ціль:з'ясувати в яких сферах життєдіяльності застосовують явище радіоактивності.

Завдання:

· Вивчити історію відкриття радіоактивності.

· З'ясувати, що відбувається з речовиною під час радіоактивного випромінювання.

· З'ясувати, як отримати радіоактивні ізотопи та де вони застосовуються.

· Розвивати навичку роботи з додатковою літературою.

· У комп'ютерному виконанні виконати презентацію матеріалу.

ОСНОВНА ЧАСТИНА

2.Явление радіоактивності

2.1.Відкриття радіоактивності

Історія радіоактивностіпочалася з того, як у 1896 році французький фізик Анрі Беккерель займався люмінесценцією та дослідженням рентгенівських променів.

Відкриття радіоактивності, найбільш яскраве свідчення складної будови атома .

Коментуючи відкриття Рентгена вчені висувають гіпотезу у тому, що рентгенівські промені випромінюються при фосфоресценції незалежно від наявності катодних променів. А. Беккерель вирішив перевірити цю гіпотезу. Обернувши фотопластинку чорним папером, він поклав на неї металеву пластинку химерної форми, вкриту шаром солі урану. Давши чотиригодинну витримку на сонячному світлі, Беккерель виявив фотопластинку та побачив на ній точний силует металевої фігурки. Він повторив досліди із великими варіаціями, отримуючи відбитки монети, ключа. Усі досліди підтвердили гіпотезу, що перевіряється, про що Беккерель доповів 24 лютого на засіданні академії наук. Проте Беккерель не припиняє досліди, готуючи нові варіанти.

Анрі Беккерель Вельгельм Конрад Рентген

26 лютого 1896 року погода над Парижем зіпсувалася і підготовлені фотопластинки зі шматочками уранової солі довелося покласти до темної скриньки столу до появи сонця. Воно постало над Парижем 1 березня, і досліди можна було продовжити. Взявши платівки, Беккерель вирішив їх виявити. Виявивши платівки, вчений побачив на них силуети уранових зразків. Нічого не розуміючи, Беккерель вирішив повторити довільний досвід.

Він уклав у світлонепроникну коробку дві пластинки, насипав на них уранову сіль, попередньо поклавши на одну з них скло, а на іншу – алюмінієву пластинку. П'ять годин все це було у темній кімнаті, після чого Беккерель виявив фотопластинки. І що ж – силуети зразків знову чітко помітні. Значить, якісь промені утворюються в солях урану. Вони схожі на Х – промені, але звідки вони беруться? Ясно одне, що зв'язку між Х – променями та фосфоресценцією немає.

Про це він доповів на засіданні академії наук 2 березня 1896 року, зовсім збивши з пантелику всіх її членів.

Беккерель встановив також, що часу з плином інтенсивність випромінювання одного і того ж зразка не змінюється і що нове випромінювання здатне розряджати наелектризовані тіла.

Більшість членів Паризької академії після чергової доповіді Беккереля на засіданні 26 березня повірили у його правоту.

Відкрите Беккерелем явище отримало назву радіоактивності,на пропозицію Марії Склодовської – Кюрі.

Марія Склодовська – Кюрі

Радіоактивність - Здатність атомів деяких хімічних елементів до мимовільного випромінювання.

У 1897 році Марія займаючись докторською дисертацією, обравши тему для дослідження - відкриття Беккереля (П'єр Кюрі порадив обрати дружині цю тему), вирішила знайти відповідь на запитання: що є справжнім джерелом уранового випромінювання? З цією метою вона вирішує досліджувати велику кількість зразків мінералів і солей і з'ясувати, чи тільки уран має властивість випромінювати. Працюючи із зразками торію, вона виявляє, що він, подібно до урану, дає такі ж промені і приблизно таку ж інтенсивність. Отже, це явище виявляється властивістю не тільки урану, і йому треба дати особливу назву. Уран і торій назвали радіоактивними елементами. Робота продовжувалася з новими мінералами.

П'єр, як фізик, відчуває важливість роботи і, залишивши тимчасово дослідження кристалів, починає працювати разом із дружиною. В результаті цієї спільної роботи було відкрито нові радіоактивні елементи: полоній, радій та ін.

У листопаді 1903 року Королівське товариство присудило П'єру та Марії Кюрі одну з найвищих наукових нагород Англії – медаль Деві.

13 листопада подружжя Кюрі одночасно з Беккерелем отримує телеграму зі Стокгольма про присудження ним трьом Нобелівської премії з фізики за видатні відкриття в галузі радіоактивності.

Справа, започаткована подружжям Кюрі, підхопили їхні учні, серед яких була дочка Ірен і зять Фредерік Жоліо, які стали 1935 року лауреатами Нобелівської премії за відкриття. штучної радіоактивності .

Ірен та Фредерік Кюрі - Жоліо

Англійськими фізиками Е. Резерфордомі Ф. Содібуло доведено, що у всіх радіоактивних процесах відбуваються взаємні перетворення атомних ядер хімічних елементів. Вивчення властивостей випромінювання, що супроводжує ці процеси в магнітному та електричному полях, показало, що воно поділяється на a-частки, b-частки та g-промені (електромагнітне випромінювання з дуже малою довжиною хвилі).

Е.Резерфорд Ф.Содді

Через деякий час в результаті дослідження різних фізичних характеристик і властивостей цих частинок (електричного заряду, маси та ін) вдалося встановити, що b - частка є електрон, а а - частка - повністю іонізований атом хімічного елемента гелію (тобто атом гелію, що втратив обидва електрони).

Крім того, з'ясувалося, що радіоактивність- Це здатність деяких атомних ядер мимоволі перетворюватися на інші ядра з випромінюванням частинок.

Так, наприклад, було знайдено кілька різновидів атомів урану: з масами ядер приблизно рівними 234 а.е.м., 235 а.е.м., 238 а.е.м. та 239 а.о.м. Причому всі ці атоми мали однакові хімічні властивості. Вони однаково вступали в хімічні реакції, утворюючи одні й самі сполуки.

При деяких ядерних реакціях виникає сильно проникаюче випромінювання. Ці промені проникають через шар свинцю завтовшки кілька метрів. Це випромінювання є потік частинок, заряджених нейтрально. Ці частки названі нейтронами.

При деяких ядерних реакціях виникає сильно проникаюче випромінювання. Ці промені бувають різних видів і мають різну проникаючу здатність. Наприклад, потік нейтронів проникає через шар свинцю завтовшки кілька метрів.

2.2. Джерела радіації

Радіація дуже численна і різноманітна, проте можна виділити близько семи основних її джерел.

Першим джереломє наша земля. Ця радіація пояснюється наявністю Землі радіоактивних елементів, концентрація яких у різних місцях змінюється у межах.

Друге джерелорадіації – космос, звідки Землю постійно падає потік часток високої енергії. Джерелами утворення космічного випромінювання є зоряні вибухи в Галактиці та сонячні спалахи.

Третє джерелоРадіації – це радіоактивні природні матеріали, які використовуються людиною для будівництва житлових та виробничих приміщень. У середньому потужність дози всередині будівель на 18% - 50% більша, ніж зовні. Усередині приміщень людина проводить три чверті свого життя. Людина, яка постійно знаходиться в приміщенні, побудованому з граніту, може отримати - 400 мбер/рік, з червоної цеглини -189 мбер/рік, з бетону - 100мбер/рік, з дерева - 30 мбер/рік.

Четвертийджерело радіоактивності населенню маловідоме, але не менш небезпечне. Це радіоактивні матеріали, які людина використовує у повсякденній діяльності.

До складу фарб для друку банківських чеків включають радіоактивний вуглець, що забезпечує легку ідентифікацію підроблених документів.

Для отримання фарби чи емалі на кераміці чи коштовностях застосовується уран.

Уран і торій використовують при виробництві скла.

Штучні зуби з порцеляни посилюються ураном та церієм. При цьому – випромінювання на прилеглі до зубів слизові оболонки може досягти 66 бер/рік, тоді як річна норма для всього організму не повинна перевищувати 0,5 бер (тобто у 33 рази більше)

Екран телевізора випромінює на людину 2-3 мбер/рік.

П'ятийджерело – підприємства з транспортування та переробки радіоактивних матеріалів.

Шостимджерелом радіації є атомні електростанції. на АЕС,

крім твердих відходів, є також рідкі (заражені води з контурів охолодження реакторів) і газоподібні у вуглекислому газі, що використовується для охолодження.

Сьомийджерело радіоактивного випромінювання – це медичні установки. Незважаючи на звичайність їх використання у повсякденній практиці, небезпека опромінення від них набагато більша, ніж від усіх розглянутих вище джерел і сягає іноді десятків бер. Один з найпоширеніших способів діагностики - рентгенівський апарат. Так, при рентгенографії зубів – 3 бер, при рентгеноскопії шлунка – стільки ж, при флюорографії – 370 мбер.

Що ж відбувається із речовиною при радіоактивному випромінюванні?

По перше, дивовижна сталість, з яким радіоактивні елементи випромінюють. Протягом доби, місяців, років інтенсивність випромінювання не змінюється. На нього не впливає нагрівання або збільшення тиску, хімічні реакції в які вступав радіоактивний елемент, так само не впливали на інтенсивність випромінювання.

По-друге, радіоактивність супроводжується виділенням енергії, і вона виділяється безперервно протягом кількох років. Звідки береться ця енергія? При радіоактивності речовина, відчуває якісь глибокі зміни. Було зроблено припущення, що перетворення зазнають самі атоми.

Наявність тих самих хімічних властивостей означає, що це атоми мають однакове число електронів в електронної оболонці, отже, і однакові заряди ядер.

Якщо заряди ядер атомів однакові, отже, ці атоми належать одному й тому ж хімічному елементу (попри розбіжності у тому масах) і мають і той ж порядковий номер у таблиці Д.И. Менделєєва. Різновиди одного і того ж хімічного елемента, що різняться за масою атомних ядер, назвали ізотопами .

3. Отримання та застосування радіоактивних ізотопів

Радіоактивні ізотопи, що зустрічають у природі, називаються природними. Але багато хімічних елементів зустрічаються у природі лише у стабільному (тобто. радіоактивному) стані.

У 1934 році французькі вчені Ірен та Фредерік Жоліо – Кюрі виявили, що радіоактивні ізотопи можуть бути створені штучним шляхом внаслідок ядерних реакцій. Такі ізотопи назвали штучними .

Для отримання штучних радіоактивних ізотопів зазвичай використовують ядерні реактори та прискорювачі елементарних частинок. Існує галузь промисловості, що спеціалізується з виробництва таких елементів.

Згодом було отримано штучні ізотопи всіх хімічних елементів. Загалом нині відомо приблизно 2000 радіоактивних ізотопів, причому 300 їх – природні.

В даний час радіоактивні ізотопи широко застосовують у різних сферах наукової та практичної діяльності: техніка, медицина, сільське господарство, засоби зв'язку, військової галузі та в деяких інших. При цьому часто використовують так званий метод мічених атомів.

3.1.Використання ізотопів у медицині

Застосування ізотопів, однією з найвидатніших досліджень, проведених з допомогою «мічених атомів», стало дослідження обміну речовин, у організмах.

За допомогою ізотопів було розкрито механізми розвитку (патогенез) низки захворювань; їх застосовують також вивчення обміну речовин і діагностики багатьох захворювань.

Ізотопи вводять в організм людини в дуже малих кількостях (безпечне для здоров'я), не здатних викликати будь-які патологічні зрушення. Кров'ю вони нерівномірно розподіляються по всьому організмі. Випромінювання, що виникає під час розпаду ізотопу, реєструють приладами (спеціальними лічильниками частинок, фотографуванням), розташованих поблизу тіла людини. В результаті можна отримати зображення якогось внутрішнього органу. За цим зображенням можна судити про розміри і форму цього органу, про підвищену або знижену концентрацію ізотопу в

різних його частинах. Можна також оцінити функціональний стан (тобто роботу) внутрішніх органів швидкості накопичення і виведення ними радіоізотопу.

Так, стан серцевого кровообігу, швидкості кровотоку, зображення порожнин серця визначають за допомогою сполук, що включають ізотопи натрію, йоду, технецію; для вивчення легеневої вентиляції та захворювань спинного мозку застосовують ізотопи технеції, ксенону; Макроагрегати альбуміну людської сироватки з ізотопом йоду використовують для діагностики різних запальних процесів у легенях, їх пухлин і при різних захворюваннях щитовидної залози.

Використання ізотопів у медицині

Концентраційну та видільну функції печінки вивчають за допомогою фарби бенгал-троянд із ізотопом йоду, золота. Зображення кишечника, шлунка одержують, використовуючи ізотоп технеція, селезінки застосовуючи еритроцити з ізотопом технеція або хрому; за допомогою ізотопу селену діагностують захворювання підшлункової залози. Всі ці дані дозволяють встановити правильний діагноз захворювання.

За допомогою методу "мічених атомів" досліджують також різні відхилення в роботі системи кровообігу, виявляють пухлини (оскільки саме в них накопичуються деякі радіоізотопи). Завдяки цьому методу виявили, що за порівняно короткий час організм людини майже повністю оновлюється. Виняток є лише залізо, що входить до складу крові: воно починає засвоюється організмом з їжі тільки тоді, коли його запаси вичерпуються.

Важливе значення при виборі ізотопу має питання про чутливість методу ізотопного аналізу, а також тип радіоактивного розпаду та енергії випромінювання.

У медицині радіоактивні ізотопи використовуються не тільки для діагностики, але і для лікування деяких захворювань, наприклад, ракових пухлин, базедової хвороби та ін.

У зв'язку із застосуванням дуже малих доз радіоізотопів променевий вплив на організм при радіаційній діагностиці та лікуванні не становить небезпеки для пацієнтів.

3.2. Радіоактивні ізотопи у сільському господарстві

Все ширше застосування отримують радіоактивні ізотопи сільському господарстві. Опромінення насіння рослин (бавовнику, капусти, редиски та ін.) невеликими дозами гамма-променів від радіоактивних препаратів призводить до помітного збільшення врожайності. Великі дози радіації викликають мутації у рослин та мікроорганізмів, що в окремих випадках призводить до появи мутантів з новими цінними властивостями. радіоселекція). Так виведено цінні сорти пшениці, квасолі та інших культур, а також отримані високопродуктивні мікроорганізми, які застосовуються у виробництві антибіотиків.

Гамма – випромінювання радіоактивних ізотопів використовується також для боротьби зі шкідливими комахами та для консервації харчових продуктів. Широке застосування набули «мічені атоми» в агротехніці. Наприклад, щоб з'ясувати, яке із фосфорних добрив краще засвоюється рослиною, позначають різні добрива радіоактивним фосфором. Досліджуючи потім рослини на радіоактивність, можна визначити кількість засвоєного фосфору з різних сортів добрива.

Цікаве застосування визначення віку древніх предметів органічного походження (дерева, деревного вугілля, тканин тощо. буд.) отримав метод радіоактивного вуглецю. У рослинах завжди є бета-радіоактивний ізотоп вуглецю з періодом напіврозпаду Т=5700 років. Він утворюється в атмосфері Землі у невеликій кількості з азоту під дією нейтронів. Останні виникають за рахунок ядерних реакцій, викликаних швидкими частинками, які надходять в атмосферу з космосу (космічні промені). З'єднуючись з киснем, цей вуглець утворює вуглекислий газ, що поглинається рослинами, а через них і тваринами.

Ізотопи широко використовуються для визначення фізичних властивостей ґрунту.

та запасів у ній елементів їжі рослин, для вивчення взаємодії ґрунту та добрив, процесів засвоєння рослинами поживних елементів, надходження до рослин мінеральної їжі через листя. Користуються ізотопами виявлення дії на рослинний організм пестицидів, що дозволяє встановити концентрацію і терміни обробки ними посівів. Застосовуючи метод ізотопів, досліджують найважливіші біологічні властивості с/г культур (при оцінці та відборі селекційного матеріалу) врожайність, скоростиглість, холодостійкість.

У тваринництвівивчають фізіологічні процеси, що протікають в організмі тварин, проводять аналіз кормів на вміст токсичних речовин (малі дози яких важко визначити хімічними методами) та мікроелементів. За допомогою ізотопів розробляють прийоми автоматизації виробничих процесів, наприклад відділення коренеплодів від каміння та грудок ґрунту при збиранні комбайном на кам'янистих та важких ґрунтах.

3.3.Радіаційна хронометрія

Деякі радіоактивні ізотопи можна з успіхом використовувати для визначення віку різних копалин ( радіаційна хронометрія). Найбільш поширений та ефективний метод радіаційної хронометрії заснований на вимірі радіоактивності органічних речовин, яка обумовлена ​​радіоактивним вуглецем (14С).

Дослідження показали, що у кожному грамі вуглецю у кожному організмі за хвилину відбувається 16 радіоактивних бета-розпадів (точніше, 15,3 ± 0,1). Після закінчення 5730 років у кожному грамі вуглецю розпадатиметься вже лише 8 атомів на хвилину, через 11 460 років - 4 атоми.

Один грам вуглецю із зразків молодого лісу випускає близько п'ятнадцяти бета – частинок за секунду. Після загибелі організму поповнення радіоактивним вуглецем припиняється. Наявна кількість цього ізотопу зменшується за рахунок радіоактивності. Визначаючи відсотковий вміст радіоактивного вуглецю в органічних залишках, можна визначити їхній вік, якщо він лежить в межах від 1000 до 50000 і навіть до 100000 років.

Число радіоактивних розпадів, т. е. радіоактивність досліджуваних зразків, вимірюють детекторами радіоактивного випромінювання.

Таким чином, вимірявши в певному ваговій кількості матеріалу досліджуваного зразка кількість радіоактивних розпадів за хвилину і перерахувавши це число на грам вуглецю, ми можемо встановити вік об'єкта, з якого взято зразок. Таким методом дізнаються вік єгипетських мумій, залишків доісторичних вогнищ тощо.

3.4. Застосування радіоактивних ізотопів у промисловості

Одним із прикладів може служити наступний спосіб контролю зносу поршневих кілець у двигунах внутрішнього згоряння. Опромінюючи поршневе кільце нейтронами, викликають у ньому ядерні реакції та роблять його радіоактивним. При роботі двигуна частинки матеріалу кільця потрапляють у мастило. Досліджуючи рівень радіоактивності олії після певного часу роботи двигуна, визначають знос кільця. Радіоактивні ізотопи дозволяють судити про дифузію металів, процеси в доменних печах і т. д. Потужне гамма-випромінювання радіоактивних препаратів використовують для дослідження внутрішньої структури металевих виливків з метою виявлення в них дефектів.

Ізотопи також використовуються в ядерно-фізичній апаратурі для виготовлення лічильників нейтронів, що дозволяє збільшити ефективність рахунку більш ніж у 5 разів, в ядерній енергетиці як сповільнювачі та поглиначі нейтронів.

3.5. Використання ізотопів у науці

Використання ізотопів у біологіїпризвело до перегляду колишніх уявлень про природу фотосинтезу, а також про механізми, що забезпечують засвоєння рослинами неорганічних речовин карбонатів, нітратів, фосфатів та ін. організму. Вводячи в організми з їжею або шляхом ін'єкцій мітку, вдалося вивчити швидкість і шляхи міграції багатьох комах (москітів, мух, сарани), птахів, гризунів та ін дрібних тварин та отримати дані про чисельність їх популяцій.

В області фізіології та біохімії рослинза допомогою ізотопів вирішено ряд теоретичних та прикладних проблем: з'ясовано шляхи надходження мінеральних речовин, рідин та газів у рослини, а також роль різних хімічних елементів, у тому числі мікроелементів, у житті рослин. Показано, зокрема, що вуглець надходить у рослини не тільки через листя, а й через кореневу систему, встановлені шляхи та швидкості пересування ряду речовин із кореневої системи в стебло та листя та з цих органів до коріння.

В області фізіології та біохімії тварин та людинививчено швидкості надходження різних речовин у їх тканини (у тому числі швидкість включення заліза в гемоглобін, фосфору в нервову та м'язові тканини, кальцію в кістки). Використання "міченої" їжі призвело до нового уявлення про швидкості всмоктування та поширення харчових речовин, про їхню "долю" в організмі і допомогло простежити за впливом внутрішніх та зовнішніх факторів (голодування, асфіксія, перевтома тощо) на обмін речовин.

ВИСНОВОК

Видатні французькі фізики Марія Склодовська – Кюрі та П'єр Кюрі, їхня дочка Ірен та зять Фредерік Жоліо та багато інших вчених не тільки зробили великий внесок у розвиток ядерної фізики, але були пристрасними борцями за мир. Вони вели значну роботу з мирного використання атомної енергії.

У Радянському Союзі роботи над атомною енергією почалися в 1943 під керівництвом видатного радянського вченого І. В. Курчатова. У важких умовах небувалої війни радянські вчені вирішували найскладніші наукові та технічні завдання, пов'язані з оволодінням атомною енергією. 25 грудня 1946 року під керівництвом І.В.Курчатова вперше на континенті Європи та Азії було здійснено ланцюгову реакцію. У Радянському Союзі розпочалася епоха мирного атома.

У ході роботи я з'ясував, що радіоактивні ізотопи, отримані штучним шляхом, знайшли широке застосування в науці, техніці, сільському господарстві, промисловості, медицині, археології та інших областях. Це зумовлено наступними властивостями радіоактивних ізотопів:

· Радіоактивна речовина безперервно випромінює певний вид частинок і інтенсивність протягом часу не змінюється;

· випромінювання має певну проникаючу здатність;

· Радіоактивність супроводжується виділенням енергії;

· Під дією випромінювання можуть відбуватися зміни в речовині, що опромінюється;

· Випромінювання можна зафіксувати різними способами: спеціальними лічильниками частинок, фотографуванням і т.д.

ЛІТЕРАТУРА

1. Ф.М. Дягілєв «З історії фізики та життя її творців» - М.: Просвітництво, 1986.

2. А.С. Єнохін, О.Ф. Кабардін та ін. «Хрестоматія з фізики» - М.: Просвітництво, 1982.

3. П.С. Кудрявці. "Історія фізики" - М.: Просвітництво, 1971.

4. Г.Я. Мякішев, Б.Б. Бухівців «Фізика 11 кл.» - М: Просвітництво, 2004.

5. А.В. Перишкін, Є.В. Гутник "Фізика 9 кл." - М: Дрофа, 2005.

6. Інтернет – ресурси.

Рецензія

на екзаменаційний реферат з фізики «Явище радіоактивності. Його значення у науці, техніці, медицині».

Актуальність обраної теми автор бачить у можливості використання ядерної енергії у мирних цілях. Радіоактивні ізотопи, отримані штучним шляхом, знайшли широке застосування у різних сферах наукової та практичної діяльності: науці, техніці, сільському господарстві, промисловості, медицині, археології та ін.

Однак у розділі «Вступ» не вказано актуальності та зацікавленості автора у вибраній темі реферату.

Доступно, логічно прописано відкриття радіоактивності; дослідження, які проводяться за допомогою «мічених атомів».

Оформлення реферату не завжди відповідає вимогам:

· Не пронумеровані сторінки;

· Кожен розділ надрукований не з нової сторінки;

· У тексті немає посилань на ілюстрації;

· У розділі «Література» не вказані сайти Інтернет – ресурсів.

В цілому, незважаючи на незначні недоліки у складанні та оформленні, можна сказати, що реферат «Явище радіоактивності. Його значення в науці, техніці, медицині» заслуговує на оцінку «добре».

Вчитель фізики МОУ «Побідінська ЗОШ»: ___________/Л.А. Гагаріна/