Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

УСІ УРОКИ ФІЗИКИ 11 клас
АКАДЕМІЧНИЙ РІВЕНЬ

2-й семестр

АТОМНА І ЯДЕРНА ФІЗИКА

УРОК 10/87

Тема. Закон радіоактивного розпаду

 

Мета уроку: ознайомити учнів із законом радіоактивного розпаду; показати його статистичний характер.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

Контроль знань

5 хв.

1. Правило зміщення під час -розпаду.

2. Правило зміщення під час β-розпаду.

3. Радіоактивні сімейства.

Вивчення нового матеріалу

28 хв.

1. Період напіврозпаду.

2. Закон радіоактивного розпаду.

3. Зв’язок сталої напіврозпаду з інтенсивністю радіоактивного випромінювання.

Закріплення вивченого матеріалу

12 хв.

1. Якісні питання.

2. Навчаємося розв’язувати задачі.

 

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Період напіврозпаду

Якщо взяти закриту скляну колбу, що містить певну кількість радону, то виявиться, що приблизно за 57 с кількість радону в колбі зменшиться вдвічі. Ще через 57 с із кількості радону, що залишилася, залишиться теж половина, і т. ін. Досвід показує, що

Ø  для кожного виду радіоактивних ізотопів існує період напіврозпаду — проміжок часу, упродовж якого розпадається половина початкового числа атомів.

Будемо позначати період напіврозпаду T.

Наприклад, період напіврозпаду ізотопу Урану 23892U дорівнює 4,5 млрд. років, а ізотопу 23592U — «усього» 700 млн. років, тобто приблизно в шість із половиною разів менше. Це розходження в періоді напіврозпаду пояснює, чому ізотопу в земній корі в 140 разів менше, ніж 23892U: «повернувшись» у часі, можна сподіватися, що цих ізотопів Урану було нарівно приблизно 6 млрд. років тому (приблизно такий вік Сонячної системи).

Період же напіврозпаду радію 22628Ra , за геологічними мірками дуже малий: усього лише 1600 років, тобто приблизно в 3 млн. разів менше, ніж період напіврозпаду 23892U. Радій існує на Землі тільки тому, що він під час радіоактивного розпаду урану постійно утворюється в невеликих кількостях.

Для характеристики радіоактивного розпаду часто використовують величину, яку називають сталою радіоактивного розпаду радіонукліда й позначають символом λ. Стала радіоактивного розпаду пов’язана з періодом напіврозпаду співвідношенням:

image500

2. Закон радіоактивного розпаду

Знайдемо, за яким законом зменшується з часом число атомів N певного ізотопу внаслідок радіоактивного розпаду — інакше кажучи, визначимо залежність N(t).

Позначимо число атомів у початковий момент (t = 0) як N0, тобто N(0) = N0. Через час t = T, що дорівнює періоду напіврозпаду, число атомів буде вдвічі менше від початкового: N(T) = N0/2.

Після закінчення кожного наступного проміжку часу T число атомів зменшується вдвічі, тому N(2T) = N0/22 , N(3T) = N0/23 і так далі. Через час  = Nt залишиться N(nT) = N0 · 2-n атомів. Оскільки n = t/T, одержуємо закон радіоактивного розпаду:

image501

Графік залежності N(t) наведений на рисунку:

 

image499

 

Період напіврозпаду — стала величина, що не може бути змінена такими доступними впливами, як охолодження, нагрівання, тиск і т. ін. Для урану період напіврозпаду дорівнює 4,5 млрд. років, для радію — 1590 років, для радону — 3,825 доби, для радію-С — 1,5 · 10-4 с.

Закон розпаду атомів не є законом, що управляє розпадом одного атома, тому що не можна вгадати, коли відбудеться цей розпад.

Розпад атома не залежить від його віку, тобто атоми «не старіють». Передбачити, коли відбудеться розпад даного атома, неможливо. Закон радіоактивного розпаду визначає середнє число атомів, що розпадаються за певний інтервал часу. Закон радіоактивного розпаду є статистичним законом.

3. Зв'язок сталої напіврозпаду з інтенсивністю радіоактивного випромінювання

Із практичної точки зору важливою характеристикою процесу радіоактивного розпаду є швидкість, з якою розпадається той або інший радіонуклід.

Фізичну величину, що чисельно дорівнює кількості розпадів, які відбуваються в певному радіонуклідному зразку в одиницю часу, називають активністю радіонуклідного зразка.

Активність радіонуклідного зразка позначають символом A. Одиниця активності в СІ бекерель (Бк).

1 Бк — це активність такого зразка, у якому за 1 с відбувається 1 акт розпаду.

Але 1 Бк — це дуже маленька активність, тому використовують позасистемну одиниці активності — кюрі (Кі):

1 Кі = 3,7 · 1010 Бк.

Якщо в цей момент часу в зразку міститься деяка кількість N атомів радіонукліда, то активність A цього радіонуклідного зразка можна обчислити за формулою:

A = λN.

 

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Якісні питання

1. Чому не визначають час повного розпаду всіх ядер?

2. Чи справедливо те, що чим довше існує атом, тим більше ймовірність його розпаду?

3. Для ядра якого нукліда (з великим чи малим періодом напіврозпаду) імовірність розпаду протягом найближчої години більше?

4. Чому радіоактивність урану за кілька років помітно не змінюється?

2). Навчаємося розв'язувати задачі

1. Визначте масу радію-226, що міститься в радіонуклідному зразку, якщо активність радію становить 5 Кі.

Розв'язання. Активність зразка A = λN. Оскільки N = vNA, а v = m/M, то  Підставимо вираження для N у формулу активності:

Звідси

Перевіривши одиниці величин і підставивши чисельні значення, одержуємо, що в радіоактивному зразку міститься 5,07 г радію-226.

2. Кількість атомів радіоактивного нукліда зменшилася в 4 рази протягом 50 хвилин. Визначте період напіврозпаду цього нукліда.

3. Період напіврозпаду радіоактивного нукліда дорівнює 1 година. Скільки відсотків початкової кількості атомів залишилося через 10 годин?

4. Скільки відсотків радіоактивних атомів розпадеться протягом половини періоду напіврозпаду?

5. Який період напіврозпаду радіоактивного ізотопу, якщо впродовж 12 год. у середньому розпадається 7500 атомів з 8000?

 

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

  Для кожного виду радіоактивних ізотопів існує період напіврозпаду — проміжок часу, за який розпадається половина початкового числа атомів.  

  Закон радіоактивного розпаду:

  Розпад атома не залежить від його віку, тобто атоми «не старіють».

 

Домашнє завдання

1. Підр-1: § 57; підр-2: § 28 (п. 2).

2. Зб.:

Рів1 № 17.14; 17.15.

Рів2 № 17.38; 17.39; 17.40; 17.41.

Рів3 № 17.67, 17.68; 17.69; 17.70.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.