Билет №23. Закон радиоактивного распада — физический закон, открытый английскими учеными Эрнестом Резерфордом и Фредериком Содди

Закон радиоактивного распада — физический закон, открытый английскими учеными Эрнестом Резерфордом и Фредериком Содди. По его формуле находят число нераспавшихся атомов радиоактивного вещества:N = No · 2 -t/T, где No — число радиоактивных атомов в начальный момент времени,t — интервал времени,T — период полураспада, т. е. время, в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов.Чем меньше период распада, тем меньше времени живут атомы, тем быстрее происходит распад.Закон радиоактивного распада является статистическим законом. Явление радиоактивного распада заключается в самопроизвольном (спонтанном) превращении атомных ядер некоторых элементов (например, урана, тория, радия и др.) в ядра атомов других элементов с испусканием a - или b - частиц, сопровождающимся g - излучением. a - частицы представляют собой ядра гелия

b - частицы – электроны или позитроны (антиэлектроны), g - лучи – это коротковолновое электромагнитное излучение, обладающее в бóльшей степени корпускулярными, чем волновыми свойствами. Радиоактивность наблюдается как у изотопов, встречающихся в природе в естественном состоянии (естественная радиоактивность), так и у искусственно полученных изотопов (искусственная радиоактивность). Радиоактивное излучение производит ионизирующее действие на вещество (сюда относится и его биологическое действие), потемнение фотоэмульсии, вызывает свечение некоторых фосфоресцирующих веществ. Радиоактивный распад – это свойство атомного ядра, определяющееся только его внутренним состоянием и не зависящее от внешних условий. Поэтому для данного ядра вероятность распада в единицу времени l является постоянной величиной. Следовательно, число ядер dN, распадающихся за время dt, определяется только общим количеством радиоактивных ядер N, имеющихся в данный момент времени:

(46) Знак “минус” указывает на то, что величина dN отрицательна, так как число нераспавшихся ядер N со временем убывает. Интегрируя уравнение (46), получаем

(47) Используя начальное условие N=N0 при t=0 и потенцируя, получим закон радиоактивного распада:

(48) согласно которому число ядер радиоактивного изотопа уменьшается с течением времени по экспоненциальному закону. Величина l называется постоянной радиоактивного распада. Продолжительность жизни радиоактивного изотопа характеризуется периодом полураспада T1/2, равным времени, в течение которого распадается половина первоначального количества ядер данного радиоактивного изотопа. Из соотношения (48) имеем при t = T1/2:

откуда

Периоды полураспада различных естественных изотопов весьма различны и меняются от долей секунд до сотен лет. Количество ядер, распадающихся в единицу времени, называется активностью радиоактивного препарата

Из соотношения (48) следует, что

(49) В системе СИ активность измеряется в Беккерелях (Бк): 1Бк = 1 расп/с.

Дата добавления: 2015-05-08