Тема: Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада.

Физика

Тема: Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада.

Цель: изучить закон радиоактивного распада.

Радиоактивность— явление самопроизвольного превращения ядер, сопро-
вождающееся испусканием частиц или ядер или коротковолновым электромагнитным излучением.
В 1898 г. Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри открыли новые радиоак-
тивные химические элементы — радий ²²⁶ ₈₈Ra и полоний ²¹⁰ ₈₄Po. Вскоре были открыты и другие радиоактивные элементы. В 1903 г. Э. Резерфорд и Ф. Содди обнаружили, что явление радиоактивности сопровождается превращением одного химического элемента в другой с выделением энергии.
Большинство изотопов любого химического элемента превращается в более
устойчивые изотопы путем радиоактивного распада. Каждый радиоактивный элемент распадается со своей, присущей только ему «скоростью». При этом для каждого радиоактивного ядра существует характерное время, называемое периодом полураспада Т1/2, спустя которое в исходном состоянии остается половина имевшихся ядер. Таким образом, периодом полураспадаТ1/2 называется промежуток времени, за который распадается половина начального количества N 0 радиоактивных ядер. При этом распавшиеся ядра превращаются в ядра других, более устойчивых изотопов.

Для нахождения закона радиоактивного распада будем считать, что в началь-
ный момент времени (t = 0) число радиоактивных ядер N0. Через промежуток
времени, равный периоду полураспада, это число будет N0 2 , еще через такой же промежуток времени —N04. Спустя промежуток времени, равный n периодам полураспада (t = nT1/2), радиоактивных ядер останется: Это соотношение выражает закон радиоактивного распада, который можно
сформулировать следующим образом: число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает с течением времени по закону, представленному соотношением (1). Закон радиоактивного распада позволяет найти число нераспавшихся ядер в любой момент времени. Подчеркнем, что полученное выражение хорошо описывает распад радиоактивных ядер только тогда, когда их количество достаточно велико.
Закон радиоактивного распада. N=N₀*1/2ⁿ=N₀*2^-n

Ответить на вопросы:

1.Что называют периодом полураспада радиоактивного вещества? Что он характеризует?
2.Сколько времени необходимо, чтобы распалась половина атомов радиоактивного вещества?

3.Почему на Земле до сих пор не распались все радиоактивные ядра?

Решить задачи:

1.За промежуток времени t начальное количество некоторых радиоактивных
изотопов уменьшилось в k1 = 2,0 раза. Во сколько раз k2 оно уменьшится за промежуток времени t1 = 2t?
2.Какая доля ядер изотопов германия ₃₂ ⁶⁸Ge с периодом полураспада T1/2=
= 270 сут сохранится через промежуток времени t = 4,5 года?
3.Определите массу m нераспавшегося радиоактивного вещества по истече-
нии суток, если вначале его масса была m0 = 1,0 кг. Период полураспада вещества T 1/2 = 10 дней.