16) Сущность явления радиоактивности. Типы радиоактивного распада.

Радиоакти́вныйраспа́д— спонтанное изменение состава нестабильных атомных ядер (заряда Z, массового числа A) путём испускания элементарных частиц или ядерных фрагментов[1]. Процесс радиоактивного распада также называют радиоакти́вностью, а соответствующие элементы радиоактивными. Радиоактивныминазываюттакжевещества, содержащиерадиоактивныеядра.

Закон радиоактивного распада — закон, открытый Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом экспериментальным путём и сформулированный в 1903 году. Современная формулировка закона:

Альфа-распад

α-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома He4).

Правило смещения Содди для α-распада:

В результате α-распада элемент смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева, массовое число дочернего ядра уменьшается на 4.

Бета-распад

Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов. β-распад — это проявление слабого взаимодействия.

β-распад (точнее, бета-минус-распад,-распад) — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и антинейтрино.

β-распад является внутринуклонным процессом. Он происходит вследствие превращения одного из d-кварков в одном из нейтронов ядра в u-кварк; при этом происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино:

Правило смещения Содди для распада:

После -распада элемент смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева (заряд ядра увеличивается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.

Гамма-распад (изомерныйпереход)

Почти все ядра имеют, кроме основного квантового состояния, дискретный набор возбуждённых состояний с большей энергией (исключением являются ядра 1H, 2H, 3H и 3He). Возбуждённые состояния могут заселяться при ядерных реакциях либо радиоактивном распаде других ядер. Большинство возбуждённых состояний имеют очень малые времена жизни (менее наносекунды). Однако существуют и достаточно долгоживущие состояния (чьи времена жизни измеряются микросекундами, сутками или годами), которые называются изомерными, хотя граница между ними и короткоживущими состояниями весьма условна. Изомерные состояния ядер, как правило, распадаются в основное состояние (иногда через несколько промежуточных состояний). При этом излучаются один или несколько гамма-квантов; возбуждение ядра может сниматься также посредством вылета конверсионных электронов из атомной оболочки. Изомерные состояния могут распадаться также и посредством обычных бета- и альфа-распадов.

17) Закон радиоактивного распада. Период полураспада.

Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и количества радиоактивных атомов в образце.

Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что активность при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии.

Из чего с помощью теоремы Бернулли учёные сделали вывод:

Скорость превращения всё время пропорциональна количеству систем, еще не подвергнувшихся превращению.

Существует несколько формулировок закона, например, в виде дифференциального уравнения:

которое означает, что число распадов −dN, произошедшее за короткий интервал времени dt, пропорционально числу атомов N в образце.

Период полураспада

На практике получила большее распространение другая временная характеристика — период полураспадаравная времени, в течение которого число радиоактивных атомов или активность образца уменьшаются в 2 раза.

уравнение Эйнштейнадля фотоэффекта. Поглощая фотон сэнергиейhv, электрон затрачивает ее на работу А выхода с кинетической энергиейЕ_кин=½mv²=hv- А_вых. Работа выходаравна энергии связи электрона с веществом, ионами решетки металлов, растет от1.9 эВ цезия и 2.2 эВ калия до 3.7 цинка, 5.3 эв платины и ртути. Онааналогична энергии ионизации и связи шарика в потенциальной яме (силы тяжести)с Е_кин=½mv²=Е-mgH, гдеH– высота барьера,определяет и задерживающее напряжение Е_к-мах=eU_з.Красная граница фотоэффекта означает электроны со скоростью Е_кин=½mv²=hv- А_вых>0, с hv_мин=Е=hc/λ_кр=А_выхилиλ_кр=hс/А_вых. Для названных металлов v_минрастет 460 до 13 ТГц, сλ_крот 650 до 230 нм, от красного до УФсвета.