Ни для кого не секрет, что радиация вредна. Это знают все. Все слышали про ужасные жертвы и опасность радиоактивного воздействия. Что же такое радиация? Как она возникает? Существуют ли разные виды радиации? И как от нее защититься?
Слово «радиация» происходит от латинского radius и обозначает луч. В принципе радиация - это все виды существующих в природе излучений - радиоволны, видимый свет, ультрафиолет и так далее. Но излучения бывают различными, некоторые из них полезны, некоторые вредны. Мы в обычной жизни привыкли словом радиация называть вредное излучение, возникающее вследствие радиоактивности некоторых видов вещества. Разберем, как на уроках физики объясняют явление радиоактивности.
Радиоактивность в физике
Мы знаем, что атомы вещества состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так вот ядро - это в принципе очень устойчивое образование, которое сложно разрушить. Однако, ядра атомов некоторых веществ обладают нестабильностью и могут излучать в пространство различную энергию и частицы.
Это излучение называют радиоактивным, и оно включает в себя несколько составляющих, которые назвали соответственно первым трем буквам греческого алфавита: α-, β- и γ- излучение. (альфа-, бета- и гамма-излучение). Эти излучения различны, различно и их действие на человека и меры защиты от него. Разберем все по порядку.
Альфа-излучение
Альфа-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или воздухом, оно облучает внутренние органы и становится опасным.
Бета-излучение
Бета-излучение — это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.
Гамма-излучение
Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.
Как видно, альфа-излучение по его характеристикам практически не опасно, если не вдохнуть его частички или не съесть с пищей. Бета-излучение может причинить ожоги кожи в результате облучения. Самые опасные свойства у гамма-излучения. Оно проникает глубоко внутрь тела, и вывести его оттуда очень сложно, а воздействие очень разрушительно.
В любом случае без специальных приборов знать, что за вид радиации присутствует в данном конкретном случае нельзя, тем более, что всегда можно случайно вдохнуть частички радиации с воздухом. Поэтому общее правило одно - избегать подобных мест, а если уж попали, то укутаться как можно большим количеством одежды и вещей, дышать через ткань, не есть и не пить, и постараться поскорее покинуть место заражения. А потом при первой же возможности избавиться от всех этих вещей и хорошенько вымыться.
Радиоактивность также можно рассматривать как свидетельство сложного строения атомов. Изначально еще философы древности представляли себе мельчайщую частицу вещества - атом - неделимой частицей. Как радиактивность позволила разрушить данное представление? Подробности по ссылке.
>> Альфа-, бета- и гамма-излучения
§ 99 АЛЬФА-, БЕТА- И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
После открытия радиоактивных элементов началось исследование физической природы их излучения. Кроме Беккереля и супругов Кюри, этим занялся Резерфорд.
Классический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, состоял в следующем. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле , линии индукции которого перпендикулярны лучу (рис. 13.6). Вся установка размещалась в вакууме.
В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления обнаруживалось одно темное пятно точно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая совсем не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный - бета-лучей и нейтральный - гамма-лучей (-лучи, -лучи, -лучи).
Эти три вида излучения очень сильно различаются по проникающей способности, т. е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами. Наименьшей проникающей способностью обладают -лучи. Слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен. Если прикрыть отверстие в свинцовой пластинке листочком бумаги, то на фотопластинке не обнаружится пятна, соответствующего -излучению.
Гораздо меньше поглощаются при прохождении через вещество -лучи . Алюминиевая пластинка полностью их задерживает только при толщине в несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают .-лучи.
Интенсивность поглощения -лучей усиливается с увеличением атомного номера вещества-поглотителя. Но и слой свинца толщиной в 1 см не является для них непреодолимой преградой. При прохождении -лучей через такой слой свинца их интенсивность ослабевает лишь вдвое. Физическая природа -, - и -лучей, очевидно, различна.
Гамма-лучи. По своим свойствам -лучи очень сильно напоминают рентгеновские , но только их проникающая способность гораздо больше, чем у рентгеновских лучей. Это наводило на мысль, что -лучи представляют собой электромагнитные волны. Все сомнения в этом отпали после того, как была обнаружена дифракция -лучей на кристаллах и измерена их длина волны. Она оказалась очень малой - от 10 -8 до 10 -11 см.
На шкале электромагнитных волн -лучи непосредственно следуют за рентгеновскими. Скорость распространения у -лучей такая же, как у всех электромагнитных волн, - около 300 000 км/с.
Бета-лучи. С самого начала - и -лучи рассматривались как потоки заряженных частиц. Проще всего было экспериментировать c -лучами, так как они сильнее отклоняются как в магнитном, так и в электрическом поле.
Основная задача экспериментаторов состояла в определении заряда и массы частиц. При исследовании отклонения -частиц в электрических и магнитных полях было установлено, что они представляют собой не что иное, как электроны, движущиеся со скоростями, очень близкими к скорости света. Существенно, что скорости -частиц, испущенных каким-либо радиоактивным элементом, неодинаковы. Встречаются частицы с самыми различными скоростями. Это и приводит к расширению пучка -частиц в магнитном поле (см. рис. 13.6).
Альфа-частицы. Труднее было выяснить природу -частиц, так как они слабее отклоняются магнитным и электрическим полями. Окончательно эту задачу удалось решить Резерфорду . Он измерил отношение заряда q частицы к ее массе m по отклонению в магнитном поле. Оно оказалось примерно в 2 раза меньше, чем у протона - ядра атома водорода. Заряд протона равен элементарному, а его масса очень близка к атомной единице массы 1 . Следовательно, у -частицы на один элементарный заряд приходится масса, равная двум атомным единицам массы.
Но заряд -частицы и ее масса оставались, тем не менее, неизвестными. Следовало измерить либо заряд, либо массу -частицы. С появлением счетчика Гейгера стало возможным проще и точнее измерить заряд. Сквозь очень тонкое окошко - частицы могут проникать внутрь счетчика и регистрироваться им.
Резерфорд поместил на пути -частиц счетчик Гейгера, который измерял число чacтиц, испускавшихся радиоактивным препаратом за определенное время. Затем он поставил на место счетчика металлический цилиндp, соединенный с чувствительным электрометром (рис. 13.7). Электрометром Резерфорд измерял заряд - частиц испущенных источником внутрь цилиндра за такое же время (радиоактивность многих веществ почти не меняется со временем). Зная суммарный заряд -частиц и их число, Гезерфод определил отношение этих величин, т. е. заряд одной -частицы. Этот заряд оказался равным двум элементарным.
Таким образом, он устаиовил, что у -частицы на каждый из двух элементарных зарядов приходится две атомные единицы массы. Следовательно, на два элементарных заряда приходится четыре атомные единицы массы. Такой же заряд и такую же относительную атомную массу имеет ядро гелия. Из этого следует, что - часчица - это ядро атома гелия.
Не довольствуясь достигнутым результатом, Резерфорд затем еще прямыми опытами доказал, что при радиоактивном -распаде образуется именно гелий. Собирая -частицы внутри специального резервуара на протяжении нескольких дней, он с помощью спектрального анализа убедился в том, что в сосуде накапливастся гелий (каждая -частица захватывала два электрона и превращалась в атом гелия).
1 Атомная единица массы (а. с. м.) рапиа 1/12 массы атома углерода ; 1 а. е. м. 1,66057 10 -27 кг.
При радиоактивном распаде возникают -лучи (ядра атома гелия), -лучи (электроны) и -лучи (коротковолновое электромагнитное излучение).
Почему выяснить природу -лучей оказалось гораздо сложнее, чем в случае -лучей?
Мякишев Г. Я., Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. - 17-е изд., перераб. и доп. - М. : Просвещение, 2008. - 399 с: ил.
Планирование уроков по физике онлайн , задачи и ответы по классам, домашнее задание по физике 11 класса скачать
Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные урокиНевидимые лучи проникают сквозь все предметы вокруг и сквозь нас самих. Мы их никак не воспринимаем и не чувствуем. Защититься от них невозможно, они неуловимы и всепроникающи. Они могут излечивать и могут убивать, могут способствовать рождению невиданных ранее существ на земле и приводить к возникновению новых звёздных скоплений в отдалённых уголках нашей галактики.
Всё это- не фрагмент бреда сумасшедшего, взятый из истории его болезни и не краткий синопсис очередного голливудского боевика. Это окружающая нас реальность, которая называется радиоактивное или ионизирующее излучение, если коротко - .
Явление радиоактивности в общих чертах было сформулировано французским физиком А. Беккерелем в 1896 году. Конкретизировал это явление и более подробно описал Э. Резерфорд в 1899 году. Именно он смог установить, что радиоактивное излучение неоднородно по своей природе и состоит, как минимум, из трёх видов лучей. Эти лучи по-разному отклонялись в магнитном поле и поэтому получили разное название. Проникающая способность альфа, бета и гамма-излучения различна.
Повседневная защита
Одним из самых эффективных способов защиты в повседневной жизни является применение так называемых или индивидуальных дозиметров. Это особенно актуально в силу того, что человеческий организм лишён возможности воспринимать радиацию через органы чувств, он её просто не замечает. Выделяют следующие индивидуальные дозировки:
- Нормальная повседневная доза: 10−20 микрорентген в час.
- Нормальная одноразовая доза: 100 микрорентген.
- Смертельная доза: 600 рентген. При получении такой одноразовой дозы облучения человек погибает в течение одной-двух недель.
Необходимо иметь в виду что элементарное мытьё рук чистой водой с мылом является профилактикой радиоактивного заражения, так как в этом случае происходит эффективное удаление заражённых радиоактивных веществ с поверхности кожи.
Не нужно пытаться открыть или разбирать случайно найденные предметы с радиационной маркировкой. Это не только опасно для вашего здоровья и здоровья окружающих. Нужно иметь в виду, что в Уголовном кодексе имеется соответствующая статья за намеренное или случайное радиоактивное загрязнение, поэтому лучше сразу сообщите об опасной находке в соответствующие службы.
1. В чем состоит явление радиоактивности?
В 1896 г. французский физик Анри Беккерель случайно положил кусок урановой руды на стопку не проявленных фотографических пластинок, завернутых в черную бумагу. Проявив пластинки, он удивился, обнаружив на них черные пятна. Какое-то неизвестное излучение испускалось урановой рудой и оставляло на пластинках изображение, имеющее форму куска руды. Это излучение было названо радиоактивным.
Таким образом, радиоактивностью называется свойство ядер спонтанно (т.е. без каких либо внешних воздействий) распадаться с образованием новых элементов и испусканием особого рода излучения, называемого радиоактивным излучением.
2. Какова природа альфа-, бета- и гамма-излучений?
Резерфорд обнаружил, что излучение радиоактивных веществ разделяется магнитным полем на слабо отклоняемый пучок положительно заряженных частиц (α - частицы) и сильно отклоняемый пучок отрицательно заряженных частиц (β – частицы). Впоследствии Пауль Виллард открыл еще одну компоненту излучения – γ лучи, которые испускаются радиоактивными источниками и не отклоняются магнитным полем.
Альфа-лучи представляют собой поток ядер атомов гелия . Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов и соответственно имеет атомный номер, равный 2 и массовое число 4. Это было доказано прямыми опытами Резерфорда и Содди. Так, газ радон , испуская α- лучи, создает в закрытом сосуде атомы гелия, что обнаруживается по спектру излучения.
Начальная скорость альфа-частиц имеет порядок (1,5 - 2,0)·10 7 м/с.
Бета-лучи представляют собой поток электронов или позитронов. Это вытекает, в частности, из того, что они оказывают такое же действие как и катодные лучи и имеют равный с ними удельный заряд (e/m), измеряемый при их движении в электрическом и магнитном полях.
Гамма-лучи являютсякоротковолновым электромагнитным излучением с длиной волны, не превышающей 10 -2 нм и, следовательно, характеризуются высочайшей энергией фотонов Е > 0,1 МэВ.
Гамма-излучение не является самостоятельным типом радиоактивности. Оно сопровождает процессы α- и β-распадов и не вызывает изменения заряда и массового числа ядер. Установлено, что γ-лучи испускаются дочерними ядрами, которые в момент своего образования оказываются возбужденными и «сбрасывают» свою энергию за время 10 -13 – 10 -14 с.
3. Каков состав ядра атома? Как, пользуясь периодической таблицей Д.И. Менделеева, можно определить состав атомного ядра того или иного химического элемента?
4. Какова физика процессов, происходящих при альфа- и бета-распадах ядер?
При α - радиоактивности заряд ядра уменьшается на 2 единицы (в единицах заряда протона) и массовое число - на 4 единицы. Продукт распада помещается в таблице Менделеева на две клеточки левее исходного элемента. При b - -распаде массовое число не меняется, а зарядовое число увеличивается на единицу – происходит сдвиг элемента в таблице Менделеева на одну клетку вправо.
5. Каков механизм воздействия радиоактивных излучений на вещество?
По мере проникновения частиц радиоактивного излучения в глубь вещества в результате ряда последующих соударений энергия частиц постепенно уменьшается и, наконец, когда она достигает уровня теплового движения, ионизация прекращается. При этом α-частица присоединяет два электрона (из свободных электронов, имеющихся во всяком веществе) и превращается в атом гелия. Отрицательная β-частица (электрон) остается в свободном состоянии или присоединяется к какому-либо атому или иону вещества. Гамма-фотон поглощается электроном, с которым он имел последнее соударение.
6. В чем состоит вредное действие радиоактивных излучений на биологические объекты?
Вредное влияние ядерных излучений связано с ионизацией и возбуждением атомов живых клеток организма вследствие эффекта Комптона, тормозного излучения, фотоэффекта и некоторых других эффектов. Отдельные составные части живой клетки изменяются или разрушаются от этой ионизации, и продукты разложения начинают действовать как яды. Примерами разрушений в организме являются разрушение хромосом, распухание ядер клеток и самих клеток, изменения в проницаемости клеточных мембран и т.д. Наиболее чувствительные клетки – клетки костного мозга, лимфатических желез, полости рта и кишечника, половых органов, фолликул волос и кожи.
Чем больше ионизирующая способность частиц, тем меньше их проникающая способность. Так, α-частица при пробеге в воздухе производит до 40 тысяч пар ионов на пути в 1 см. Бета-частица на том же расстоянии образует 40 – 50 пар ионов, а γ-фотоны – от 10 до 250 пар ионов. В соответствии с этим защитой от α-частиц может служить тонкий слой любого вещества, например, бумажный экран. Защитой от β-излучения может служить оргстекло, или алюминиевый экран толщиной в несколько миллиметров. Для защиты от γ-излучения применяют толстые слои земли, бетона или тяжелые металлы, например, свинцовый экран толщиной в несколько сантиметров.
7. Что Вы можете рассказать о распространенности радиоактивных изотопов в природе?
В заключение отметим, что радиоактивные изотопы широко используются в медицине для лечебных, диагностических и исследовательских целей. Например, радиоактивный кобальт используется для лечения злокачественных опухолей в качестве γ-излучателя. Радиоактивные изотопы фосфора , излучающие β-частицы, применяют для лечения болезней крови, радиоактивный йод () – для лечения щитовидной железы.
8. Дайте понятия экспозиционной и поглощенной доз излучения, а также их мощностей. В каких единицах они измеряются?
Мощность дозы (интенсивность облучения) - приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, мЗв/год и др.).
До́за излуче́ния - в физике и радиобиологии - величина, используемая для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, ткани и живые организмы.
Экспозиционная доза
Основная характеристика для взаимодействия ионизирующего излучения и среды - это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха рентгеновских трубок или аппаратов. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.
Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и гамма-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза - это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме.
В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица - рентген (Р). 1 Кл/кг = 3876 Р.
Поглощенная доза
При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения, оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важным из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощенная доза. Поглощенная доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества.
За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр - это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр=100 рад.
Эквивалентная доза (биологическая доза)
Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент - коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества.
Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (до 1963 года - биологический эквивалент рентгена, после 1963 года - биологический эквивалент рада - Энциклопедический словарь). 1 Зв = 100 бэр.
Эффективная доза
Эффективная доза (E) - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.
Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.
Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.
Эффективная и эквивалентная дозы - это нормируемые величины, то есть, величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека и его потомков[источник не указан 361 день]. К сожалению, они не могут быть непосредственно измерены. Поэтому в практику введены операционные дозиметрические величины, однозначно определяемые через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенные к нормируемым. Основной операционной величиной является амбиентный эквивалент дозы (синонимы - эквивалент амбиентной дозы, амбиентная доза).
Амбиентный эквивалент дозы Н*(d) - эквивалент дозы, который был создан в шаровом фантоме МКРЕ (международной комиссии по радиационным единицам) на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но мононаправленном и однородном, то есть амбиентный эквивалент дозы Н*(d) - это доза, которую получил бы человек, если бы он находился на месте, где проводится измерение. Единица амбиентного эквивалента дозы - зиверт (Зв).
9. Охарактеризуйте действие ионизирующего излучения на воздух при нормальных условиях, если мощность экспозиционной дозы равна 1 Р/с.
10. Каковы меры защиты от радиоактивных излучений?
Чем меньшим по времени будет контакт вашего организма с радиоактивными веществами, тем лучше для вас и вашего здоровья. Если такой возможности пока нет, принимаем следующие меры: не выходим из помещений, 2-3 раза в день делаем влажную (именно влажную!) уборку;
· как можно чаще принимаем душ (особенно после выхода на улицу), стираем вещи. Регулярное промывание физраствором слизистых носа, глаз и глотки не столь важно, поскольку при дыхании поступает значительно большее количество радионуклидов;
· чтобы оградить организм от радиоактивного йода-131, достаточно смазать небольшой участок кожи медицинским йодом. По мнению врачей, эта нехитрый способ защиты действует месяц;
· если Вам приходится выходить на улицу, лучше надевать светлую одежду, желательно хлопчатобумажную и влажную. На голову рекомендуют надевать капюшон и бейсболку одновременно;
· в первые несколько дней нужно опасаться радиоактивных осадков, то есть «затаиться и отсидеться».
Цель урока: выяснить, в чем состоит явление радиоактивности, каков состав, природа и свойства радиоактивных излучений. Добиться понимания смысла физического понятия “радиоактивной излучение”.
Литература и оборудование:
- Мякишев Г.Я. Физика 11 – М.: Просвещение, 2010 г.
- Портрет М. и П.Кюри.
- Таблица Менделеева.
- Таблица “Шкала электромагнитных излучений”.
- Проектор.
- Ноутбук.
- Экран.
Ход урока
Открытие естественней радиоактивности.
Слова “радиоактивное излучение”, “радиоактивные элементы”, “радиация” сегодня известны каждому. Многие, наверно, знают и то, что радиоактивные излучения служат людям: они позволяют в ряде случаев поставить правильный диагноз болезни, а также лечат опасные заболевания, повышают урожайность культурных растений и др.
Полемика.
Явление радиоактивности.
Именно данное явление будет служить объектом нашего сегодняшнего разговора.
Что вы знаете об этом явлении? Каково Ваше отношение к нему?
Полемика Обобщение полученных данных.
Чего больше: позитива или негатива от информации об этом явлении?
Негатива.
В чем же, на ваш взгляд, проблема?
Почему, не смотря на все неприятности, сопутствующие явлению радиоактивности, люди все равно широко используют его?
Предлагаю сформулировать цель нашего урока.
Цель и задачи формулируют школьники.
Цель: Изучить явление радиоактивности и его значение для человека.
А теперь сформулируем задачи, которые служат этапами нашей работы.
1) Рассмотреть понятие радиоактивность.
2) Рассмотреть виды радиоактивности.
3) Ознакомиться с областями применения радиоактивности.
4) Определить значение радиоактивности для человека.
Решение проблемы.
Чтобы решить данную проблему, нам придется решить несколько проблемных задач.
Для того, чтобы решить нашу первую задачу – сформулировать определение понятия “радиоактивности”, – нужно вдуматься в смысл самого термина. Попробуем раскрыть его этимологию. Из каких двух основ состоит данное слово?
Радио активность
“radiare” – лат. испускать, лучи
Активность – само за себя говорит.
В каком случае вещество, атом что-то испускает?
Если он распадается.
Обратите внимание на второе значение латинского слова “radiare” – лучи.
Радиоактивность была открыта французским ученым Анри Беккерелем в 1896 году. Он изучал свечение некоторых веществ, в частности солей урана (двойной сульфат урана и калия), предварительно облученных солнечным светом.
Радиоактивность – это самопроизвольный распад ядер атомов с испусканием элементарных частиц.
Учащиеся делают сообщения.
Вот как ученый описывает в первом выступлении свои опыты.
Доклад № 1 учащегося:
“Обертываем броможелатиновую люмьеровскую фотографическую пластинку двумя листами черной бумаги, очень плотной, такой, что пластинка не вуалируется экспозицией на солнце в течение дня. Снаружи на лист бумаги кладем пластиночку (кристалл соли урана) и выставляем все это на солнце на несколько часов. Когда затем проявим фотографическую пластинку, мы видим, что на негативе появился черный силуэт этой пластиночки. Если же между пластиночкой и бумагой мы помещаем монету или металлический экран, прорезанный ажурным рисунком, мы видим изображение этих предметов, появившееся на негативе. Кристаллическая пластиночка, о которой идет речь, испускает лучи, которые проходят через бумагу, непрозрачную для света, и различают соли серебра”.
Доклад № 2 учащегося:
“Среди предыдущих экспериментов некоторые были подготовлены в среду 26 и в четверг 27 февраля, а так как в те дни солнце показывалось с перерывами, я законсервировал эксперименты, полностью подготовленные, и вернул фотопластинки в темноту, в мебельный ящик, оставив на месте пластиночки урановой соли. В последующие дни солнце снова не показалось. Я проявил пластинки 1 марта, надеясь найти слабые изображения. Силуэты, напротив, показались с большой интенсивностью”.
Отец, дед А.Беккереля занимались изучением люминесцирующих веществ.
“Было совершенно ясным, почему явление радиоактивности было сделано в нашей лаборатории, и если бы мой отец был жив в 1896 году. Он был бы тем, кто сделал это”.
А. Беккерель, открыв новое явление, не знал еще (да и не мог знать), с чем оно связано, он лишь сказал о нем, как о “новом порядке явлений”.
Учащиеся делают вывод: соли урана самопроизвольно, без влияния внешних факторов, создают какое-то излучение.
Свойства радиоактивных излучений. Открытие радиоактивных элементов.
Начались интенсивные исследования радиоактивных излучений, с целью изучениях их свойств и состава, а также установить, испускают ли подобное излучение другие элементы. Первые исследования были проделаны самим Беккерелем, а затем М.Склодовской-Кюри и П.Кюри, занимался этим и Резерфорд.
Свойства радиоактивных излучений:
Действуют на фотопластинку,
Ионизируют воздух,
Проникают сквозь тонкие металлические пластинки,
Полная независимость от внешних условий (от освещения, давления, температуры).
Главные усилия в поиске новых элементов, обладающих способностью к самопроизвольному облучению были предприняты М. и П.Кюри. они обнаружили у тория, а затем, переработав огромное количество урановой руды, выделили новые химические элементы, названные ими “полонием”, “радием” (лучистый) (0,1 г. Радия в 1902 г.)
Что может это вещество (радий)?
Е.Кюри “Мария Кюри” (стр. 163)
Явление самопроизвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.
Впоследствии было установлено. Что все химические элементы с порядковым номером боле 83 являются радиоактивностями.
Радиоактивные изотопы имеются и у более легких ядер.
Сообщение учащегося “ Вклад М.Кюри в изучение радиоактивности”.
Физическая природа радиоактивного излучения.
Радиоактивное излучение имеет сложный состав.
Учащиеся знакомятся с описанием опыта (учебник стр. 308 рис. 258) и самостоятельно заполняют таблицу.
Свойства радиоактивных излучений (А.С.Енохович Справочник по физике и технике стр. 208 табл. 260.)
| α-λ учи | β-λ учи | γ-λ учи | |
| Скорость частиц, вылетающих из ядер радиоактивных веществ. | 14000–20000 км/с | 160000 км/с | 300000 км/с |
| Энергия частицы. | 4–9 Мэв | от сотых долей до 1–2 Мэв | 0,2 – 3 Мэв |
| Масса одной вылетающей частицы. | 6,6*10 кг | 9*10 кг | 2.2*10 кг |
| Пробег (путь, проходимый частицей в веществе до
остановки): в воздухе, в алюминии, в биологической ткани. |
до нескольких сот метров, в свинце до 5 см пронизывают тело человека. |
Радиоактивность – самопроизвольный, не поддающийся никакому внешнему воздействию непрерывный распад некоторых естественных и искусственных элементов с образованием новых ядер, в ходе которого эти вещества испускают альфа-, бета-, гамма-излучения.
Закрепление:
В научной литературе, в газетах и журналах часто встречается понятие “радиоактивное излучение”. Что это такое? Какие виды радиоактивного излучения вы знаете?
В.Маяковский “Разговор с фининспектором о поэзии”:
Поэзия – та же добыча радия.
В грамм добыча,
В годы труды.
Изводишь единого слова ради
Тысячи тонн словесной руды.
С исследованием каких известных ученых можно сравнить труд поэта?
Письменно ответить на вопрос: “Почему, невзирая на все последствия, человечество продолжает активно использовать радиоактивность?”
Потому что значение велико для человека, а последствий можно избежать при правильном подходе, использовании и образе жизни.
Прочитайте слова знаменитого физика, сказанные им, когда он обдумал результаты своего опыта по бомбардировке листа золота альфа-частицами. Назовите фамилию ученого и год, когда он сделал вывод из этого опыта.