Что нужно знать
Радиоактивность — это явление самопроизвольного превращения нестабильных атомных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием частиц или излучения. В природе встречаются радиоактивные вещества, например уран и радий, а радиоактивность может быть и искусственной, полученной в результате ядерных реакций. Различают три основных вида радиоактивного излучения: альфа-, бета- и гамма-излучение. Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, бета-излучение — поток быстрых электронов, а гамма-излучение — электромагнитное излучение высокой энергии. Период полураспада — это время, за которое распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер; он измеряется в секундах (с). Для определения оставшегося количества ядер используют формулу N = N₀ / 2ⁿ, где N₀ — начальное количество ядер, N — оставшееся количество ядер, n — число прошедших периодов полураспада. Активность радиоактивного вещества показывает число распадов за одну секунду и измеряется в беккерелях (Бк), причём 1 Бк = 1 распад/с. Например, радиоактивные вещества применяются в медицине для диагностики и лечения некоторых заболеваний. Типичная ошибка учеников — считать, что за каждый период полураспада распадается половина вещества, оставшегося изначально, а не половина вещества, оставшегося к началу данного периода.
Тест: 12 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют радиоактивностью?
- Нагревание вещества под действием солнечного света
- Изменение скорости движения электронов вокруг ядра
- Самопроизвольное испарение вещества при комнатной температуре
- Самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер с испусканием излучения или частиц
Радиоактивность связана с самопроизвольным распадом нестабильных атомных ядер. При этом могут испускаться частицы и электромагнитное излучение.
2. Из каких частиц состоит альфа-излучение?
- Из ядер атомов гелия
- Из электронов
- Из протонов
- Из нейтронов
Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. По составу она соответствует ядру атома гелия.
3. Какое из перечисленных излучений обладает наибольшей проникающей способностью?
- Бета-излучение
- Гамма-излучение
- Альфа-излучение
- Все три вида имеют одинаковую проникающую способность
Гамма-излучение обладает наибольшей проникающей способностью среди трёх основных видов радиоактивного излучения. Для его ослабления применяют толстые слои свинца или бетона.
4. В каких единицах измеряется активность радиоактивного вещества в системе СИ?
- В джоулях
- В ньютонах
- В беккерелях
- В кулонах
Единица активности в системе СИ — беккерель (Бк). Один беккерель соответствует одному радиоактивному распаду за секунду.
5. Что показывает период полураспада радиоактивного вещества?
- Время, за которое температура вещества уменьшается вдвое
- Время, за которое распадаются все радиоактивные ядра
- Время, за которое масса вещества увеличивается вдвое
- Время, за которое распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер
За один период полураспада остаётся половина первоначального количества радиоактивных ядер. За каждый следующий такой период оставшееся количество снова уменьшается вдвое.
6. Как изменяется заряд ядра атома при альфа-распаде?
- Уменьшается на 2 элементарных заряда
- Уменьшается на 1 элементарный заряд
- Увеличивается на 2 элементарных заряда
- Не изменяется
При альфа-распаде ядро испускает частицу, содержащую два протона и два нейтрона. Поэтому заряд оставшегося ядра уменьшается на два элементарных заряда.
7. Период полураспада радиоактивного вещества составляет 4 суток. Сколько вещества останется от первоначальных 80 г через 8 суток?
За 8 суток проходит n = 8 / 4 = 2 периода полураспада. После первого периода останется 80 / 2 = 40 г, после второго — 40 / 2 = 20 г.
8. Активность радиоактивного препарата первоначально равна 160 Бк. Период полураспада вещества составляет 5 часов. Какой станет активность через 10 часов?
За 10 часов проходит n = 10 / 5 = 2 периода полураспада. Активность уменьшится в четыре раза: A = 160 / 2² = 40 Бк.
9. В лаборатории обнаружен радиоактивный источник с активностью 500 Бк. Сколько распадов происходит в нём за 2 секунды, если активность остаётся постоянной в течение этого времени?
- 500 распадов
- 2000 распадов
- 250 распадов
- 1000 распадов
Используем формулу N = A · t, где A = 500 Бк, t = 2 с. Получаем N = 500 · 2 = 1000 распадов.
10. Период полураспада радиоактивного вещества равен 3 часам. Через какое время от первоначального количества вещества останется 12,5 %?
- 9 часов
- 6 часов
- 3 часа
- 12 часов
12,5 % = 1/8 = 1/2³. Значит, должно пройти три периода полураспада. Время равно t = 3 · 3 = 9 часов.
11. Какое практическое применение имеет радиоактивное излучение?
- Измерение массы тела с помощью механических весов
- Лечение некоторых онкологических заболеваний
- Получение звука в обычном громкоговорителе
- Определение температуры воздуха с помощью обычного термометра
Ионизирующее излучение применяется в лучевой терапии для воздействия на опухолевые клетки. Такое лечение проводится с соблюдением строгих мер радиационной безопасности.
12. Радиоактивное вещество имело первоначальную массу 120 г. После трёх периодов полураспада какая масса радиоактивного вещества останется?
Используем формулу m = m₀ / 2ⁿ. Подставляем значения: m = 120 / 2³ = 120 / 8 = 15 г.