Дифракція світла на дифракційній гратці 4 страница

- кванти мають нульову масу спокою, тому під час проходження крізь речовину вони або поглинаються, або розсіюються речовиною, але їх енергія не змінюється. Внаслідок поглинання інтенсивність - випромінювання зменшується за експоненціальним законом: , де та І - інтенсивність - випромінювання на вході і виході речовини завтовшки х, - лінійний коефіцієнт поглинання, який залежить від властивостей речовини та енергії - квантів.

- кванти, проходячи через речовину, можуть взаємодіяти як з електронами атомів речовини, так із їх ядрами.

Основними процесами, які супроводжують проходження - квантів крізь речовину, є фотоефект, комптонівське розсіювання і утворення електрон-позитрон­них пар.

Дія - випромінювання (а також ін­ших видів іонізуючого випромінювання) на речовину характеризується дозою іонізуючого випромінювання. Розрізняють такі одиниці випромінювання:

Поглинута доза випромінювання – фізична величина, що дорівнює відношенню енергії поглинутого випромінювання до маси опромінюваної речовини. Одиниця поглинутої дози випромінювання – грей (Гр): 1Гр=1 – доза випромінювання, при якій опромінюваній речовині масою 1 кг передається енергія довільного іонізуючого випромінювання 1 Дж.

Експозиційна доза випромінювання – фізична величина, що дорівнює відношенню суми електричних зарядів всіх іонів одного знака, створених електронами, звільненими в опромінюваному повітрі (при повному використанні іонізуючої
здатності електронів), до маси цього по­вітря.

Одиниця експозиційної дози випромінювання – кулон, поділений на кілограм , часто користуються позасистемною одиницею – рентген (Р): .

При експозиційній дозі, яка дорівнює одному рентгену, в сухого повітря при нормальному атмосферному тиску виникає сумарний заряд іонів одного знака величиною Кл.

Біологічна доза – величина, яка вказує вплив випромінювання на організм.

Одиниця біологічної дози – біоло­гічний еквівалент рентгена (бер): 1бер – доза довільного виду іонізуючого випромінювання, яка здійснює таку саму біологічну дію, яку здійснює доза рентгенівського або g - випромінювання в 1Р

.

Потужність дози випромінювання – величина, яка дорівнює відношенню дози випромінювання до часу опромінювання.

6.Закон радіоактивного розпаду.

Радіоактивністю називають само­вільне (спонтанне) перетворення ядер нестійких ізотопів одних елементів у ядра ізотопів інших елементів, що зумовлено внутрішніми причинами та супроводжується -, -, -випромінюванням, а також інших частинок (нейтронів, протонів).

До радіоактивних процесів належать:

1. - розпад;

2. - розпад;

3. - випромінювання;

4. спонтанний поділ тяжких ядер;

5. протонна радіоактивність.

Радіоактивність, яка спостерігається в ядрах, що існують у природних умовах, називається природною. Радіоактивність ядер, які отримані за допомогою ядерних реакцій, називається штучною. Між природною та штучною радіоактивністю немає принципової різниці.

Природні радіоактивні перетворення ядер, які відбуваються самочинно, називаються радіоактивним розпадом. Ядро, що виникло внаслідок розпаду, називають дочірним ядром, а ядро, яке розпалось, – материнським.

Теорія, яка пояснює це явище, ґрунтується на припущенні, що радіоактивний розпад є спонтанним процесом.

Численні досліди показали, що на швидкість радіоактивного розпаду не впливають ніякі зовнішні зміни температури, тиску, наявність електричних і магнітних полів, вид хімічної сполуки, її агрегатний стан. З цього випливає, що радіоактивний процес відбувається в глибинних частинах атома, тобто в його ядрі. Радіоактивний розпад – це властивість самого атомного ядра, і залежить вона тільки від його внутрішнього стану.

Внаслідок самочинності цього процесу природно припустити, що число ядер , які розпадаються за інтервал часу від t до t+dt, пропорційне до проміжку часу dt і кількості N наявних ядер, які ще не розпались на момент часу t:

.

Тут стала величина, яку називають сталою розпаду, або радіоактивною сталою. Знак „–“ вказує на те, що загальна кількість радіоактивних ядер під час розпаду зменшується :

Стала розпаду дорівнює відносному зменшенню кількості ядер, які зазнають розпаду, за одиницю часу. Стала визначає швидкість радіоактивного розпаду.

Розділивши в рівнянні dN=-λNdt змінні, та проінтегрувавши, отримуємо:

; .

Звідси:

.

Цей вираз виражає закон радіоактивного розпаду, згідно з яким кількість атомів, які не розпались, зменшується за експонентою. У цій формулі початкова кількість ядер, які не розпались в момент часу t=0, N – кількість ядер, які не розпались в момент часу t.

Періодом піврозпаду називається час, протягом якого початкова кількість ядер певної речовини розпадається наполовину.

З визначення випливає, що , . Звідси отримуємо: .

7.Правила зміщення. Радіоактивні ряди.

При радіоактивному розпаді ядер виконується закон збереження зарядових чисел:

,

де зарядове число ядра, яке зазнало розпаду, зарядові числа ядер і частинок, що виникли внаслідок розпаду.

Крім того, виконується правило збереження масових чисел:

.

Ці співвідношення при радіоактивному розпаді формулюють у вигляді правил зміщення, які дають змогу встановити, яке ядро виникає внаслідок розпаду певного материнського ядра. При цьому розрізняють правила зміщення для випадків
можливого - або -розпаду: при - розпаді: , при -розпаді: .

Ядро, яке зазнало -розпаду, зміщується на два місця лівіше в періодичній системі елементів, а його масове число зменшується на 4 одиниці. При - розпаді позитивний заряд ядра збільшується на одну одиницю і ядро зміщується на одне місце правіше в періодичній системі. При цьому масове число ядра не змінюється.

Ядра, які виникають внаслідок радіоактивного розпаду, також можуть бути радіоактивними. Послідовність такого про­цесу приводить до виникнення ланцюжка радіоактивних перетворень, який закінчується стабільним елементом. Сукупність елементів, яка утворює такий ланцюжок, називається радіоактивним сімейством.

Сімейства називають за найбільш довгоживучим „родоначальником”: сімейство торію , нептунію , урану і актинідію . Кінцевими продуктами такого розпаду відповідно є: , тобто єдине сімейство нептунію (штучно радіоактивного ядра) закінчується нуклідом Ві, всі інші (природно - радіоактивні ядра) – нуклідами Pb.

8.Ядерні реакції та їх основні типи.

Ядерні реакції – це перетворення атомних ядер при взаємодії з елементарними частинками, з - квантами або між собою.

Характер ядерної реакції визначається видом частинки, її енергією, властивостями речовини і умовами взаємодії. Зокрема, зіткнення частинок з ядром викликає різні ядерні реакції, в результаті яких відбувається зміна заряду чи маси частинки або випускаються g - кванти.

Типовим прикладом ядерної реакції є процес взаємодії швидких a - частинок з ядрами азоту, при якому спостерігається виліт протонів: .

Вперше ядерну реакцію такого типу здійснив Резерфорд в 1919 р. Кількість відомих нині ядерних реакцій сягає уже тисяч.

Ядерні реакції записують у вигляді рівняння , , де - проміжне ядро у збудженому стані.

Тип ядерної реакції визначається видом взаємодіючої і виділеної частинок

(а, b). Якщо вони збігаються (а, а), реакцію називають розсіянням частинки а. У такому разі склад ядер не змінюється. Якщо в ядерній реакції частинка а зникає (поглинається ядром), а замість неї появляється нова частинка b, склад ядра змінюється: відбувається ядерне перетворення.

За механізмом взаємодії ядерні ре­акції можна поділити на два види:прямі ядерні реакції; реакції з утворенням проміжного ядра.

Ядерні реакції класифікуються за такими ознаками: за родом частинок, що беруть в них участь: 1/реакції під дією нейтронів;2.реакції під дією заряджених частинок;3.реакції під дією квантів; за енергією частинок, що їх викликають: 1.реакції при малих енергіях , що проходять за участю нейтронів;2.реакції при середніх енергіях (до 10 MeB), що проходять за участю квантів і заряджених частинок (, );3.реакції при високих енергіях (10–100) MeB, які приводять до народження елементарних частинок, що відсутні у вільному стані. за родом ядер, що беруть участь в реакції: 1.реакції на легких ядрах ;2.реакції на середніх ядрах ;3.реакції на важких ядрах . за характером ядерних перетворень, що відбуваються: 1.реакції з випусканням нейтронів;2.реакції з випусканням заряджених частинок;3.реакції захоплення (під час цих реакцій складове ядро переходить в основний стан, випромінюючи один або кілька квантів.