Период полураспада – это время, за которое распадается половина атомов в образце.





Период полураспада квантовомеханической системы (частицы, ядра, атома, энергетического уровня и т.д.) — время T½, в течение которого система распадается с вероятностью 1/2. Если рассматривается ансамбль независимых частиц, то в течение одного периода полураспада количество выживших частиц уменьшится в среднем в 2 раза. Термин применим только к экспоненциально распадающимся системам.

Не следует считать, что за два периода полураспада распадутся все частицы, взятые в начальный момент времени. Поскольку каждый период полураспада уменьшает число выживших частиц вдвое, за время 2T½ останется четверть от начального числа частиц, за 3T½ — одна восьмая и т.д. Вообще, доля выживших частиц (или, точнее, вероятность выживания p для данной частицы) зависит от времени t следующим образом:

.

Период полураспада, среднее время жизни и константа распада связаны следующими соотношениями:

.

Поскольку ln2 = 0,693... , период полураспада примерно на 30% короче, чем время жизни.

Иногда период полураспада называют также полупериодом распада.

7Виды ионизирующих излучений, их природа и основные характеристики.

Ионизирующее излучение —различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. В более узком смысле к ионизирующему излучению (не относят) ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных случаях также может быть ионизирующим. Излучение микроволнового и радиодиапазонов не является ионизирующим, поскольку его энергии недостаточно для ионизации атомов и молекул в основном состоянии.

Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения:

  • Коротковолновое электромагнитное излучение (поток фотонов высоких энергий):
    • рентгеновское излучение;
    • гамма-излучение.
  • Потоки частиц:
    • бета-частиц (электронов и позитронов);
    • альфа-частиц (ядер атома гелия-4);
    • нейтронов;
    • протонов, других ионов, мюонов и др.;
    • осколков деления (тяжёлых ионов, возникающих при делении ядер).

Источники ионизирующего излучения

Природные источники ионизирующего излучения:

  • Спонтанный радиоактивный распад радионуклидов.
  • Термоядерные реакции, например на Солнце.
  • Индуцированные ядерные реакции в результате попадания в ядро высокоэнергетичных элементарных частиц или слияния ядер.
  • Космические лучи.

Искусственные источники ионизирующего излучения:

  • Искусственные радионуклиды.
  • Ядерные реакторы.
  • Ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение).
    • Рентгеновский аппарат как разновидность ускорителей, генерирует тормозное рентгеновское излучение.

8Влияние излучений на организм и основы дозиметрии.

Во-первых, организм человека чувствителен к протекающим через тело электрический ток.Оказывает любое электрическое устройство, создающее мощное магнитное поле ( фен, линии электропередач, бытовая техника). Например, находясь в вагоне метро, человек находится внутри сильного магнитного поля, которое и вызывает в организме электрические токи, представляющие серьезную опасность здоровью человека.

Во-вторых, определенные микроэлементы в теле человека способны поглощать электромагнитную энергию определенных частот из внешней среды. Этот эффект мы можем наблюдать при разогреве пищи в микроволновой печи - электромагнитное излучение высоких частот (2,4 ГГц) резонирует с молекулами воды в пище, передавая ей энергию и нагревая ее. Точно также различные структуры в человеческом организме поглощают электромагнитную энергию от ЭМИ в огромном диапазоне частот.

Но наиболее опасным является третий вид влияния электромагнитного излучения. Как наверное все знают человек состоит из мельчайших живых структур - клеток. Внутри каждой клетки протекают химические процессы, определяющие эмоции и мысли человека в каждый отдельный момент времени. В результате протекания определенных химических реакций клетки человека вырабатывают электрический ток, необходимый для общения между клетками и нервной системой и правильного выполнения функций человеческого организма. Электрические токи в свою очередь создают электромагнитное поле вокруг каждой клетки, а сливаясь от всех клеток вместе образуют вокруг человека электромагнитное поле ( ауру) на определенных частотах ( 40-70 ГГц). И если человек подвержен внешнему электромагнитному излучению на этих частотах, мощность которого выше определенного уровня, то разрушается собственное электромагнитное поле человека, вследствие этого происходят нарушения в химических процессах в клетках человека. В итоге получается, что даже небольшое электромагнитное излучение на частотах 40-70 ГГц. приводит к серьезным нарушениям в организме человека, ослабляет иммунитет и является причиной всевозможных заболеваний.

Дозиметрия - раздел прикладной ядерной физики, рассматривающий ионизирующее излучение, физические величины, характеризующие поле излучения или взаимодействие излучение с веществом, а также принципы и методы определения этих величин. Дозиметрия имеет дело с такими физическими величинами ионизирующего излучения, которые определяют его химическое, физическое и биологическое действие. Важнейшее свойство дозиметрических величин - установленная связь между измеряемой физической величиной и ожидаемым радиационным эффектом.

9Радиоактивные методы в медицине.

В настоящее время полученные результаты позволяют рекомендовать применение радиоактивного фосфора при хронических формах гранулоцитарной лейкемии и особенно для лечения истинной полицитемии.

На принципе избирательного поглощения радиоактивного иода щитовидной железой основано применение этого изотопа для лечения гипертиреозов и некоторых форм рака щитовидной железы

10Получение рентгеновских лучей.

Рентгеновское излучение - это электромагнитные волны, длины которых лежат в интервале от ультрафиолета до гамма - лучей.

Основными источниками рентгеновских лучей служат рентгеновские трубки, представляющие собой вакууммированный стеклянный сосуд (давление газа в трубке менее 10-6 мм рт. ст.) с двумя впаянными металлическими электродами (катод и анод). Катод в разогретом состоянии является источником свободных электронов. Рабочий участок анода рентгеновской трубки представляет собой металлическое зеркало, изготовленное из различных металлов

В электрическом поле катод - анод ( V = 30 - 60 кВ) электроны движутся к аноду со скоростью, соизмеримой со скоростью света. В результате процессов торможения и взаимодействия электронов с веществом анода с его поверхности распространяется излучение, характер которого изменяется в зависимости от конструкции трубки и режима ее работы.

Источником рентгеновского излучения - рентгеновская трубка. Пучок электронов с катода разгоняется высоким напряжением и ударяется в анод. При этом большая часть энергии пучка расходуется на нагрев анода (который охлаждается проточной водой) и лишь 2% преобразуется в рентгеновское излучение, состоящее из непрерывного и линейчатого спектров. Линейчатый спектр определяется материалом анода, поэтому он получил название характеристического.

В зависимости от переданной атому энергии электрон переходит на более высокий уровень. Затем атом возвращается в прежнее состояние, при этом излучая квант определенной частоты. В зависимости от уровня возбуждения излучение разделяется на серии: K, L, M и т.д. Внутри каждой серии отдельные линии обозначаются греческими буквами. В рентгеновском дифракционном анализе используются линии Кa , Кb .

11Как можно отличить тормозное излучение от характеристического по его свойствам (а не по механизму возникновения).

Тормозное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле.

Характеристическоеизлучение - рентг. излучение линейчатого спектра. Характерно для атомов каждого Эл.

12Основные законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и его

квантовомеханическая интерпретация.

Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы фотоэффекта:

1-го закона фотоэффекта: Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока.

2-му закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-й закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света (или максимальная длина волны λ0), при которой ещё возможен фотоэффект, и если , то фотоэффект уже не происходит.

формула Эйнштейна для фотоэффекта:

,где — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества), — кинетическая энергия вылетающего электрона, — частота падающего фотона с энергией , h — постоянная Планка.

13Излучение и поглощение света. Спектральный анализ.

Излучение света - атом скачком переходит с одного энергетического уровня на другой. Его энеpгия изменяется на конечную и на вполне определенную величину, равную энергии фотона.

Поглощение света -уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой. Световая энергия при П. с. переходит в различные формы внутренней энергии среды; она может быть полностью или частично переизлучена средой на частотах, отличных от частоты поглощённого излучения.

Спектральный анализ — совокупность методов каче-ого и кол-ого опр. состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодев. материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др.

14Люминесценция и индуцированное излучение. Лазер и свойства его излучения.

Люминесценция (свет, слабое действие) — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке.

Индуцированное излучение (вынужденное излучение) — генерация нового фотона при переходе квантовой системы из возбуждённого в стабильное состояние (меньший энергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Фотон имеет энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона являются когерентными.

Лазер - квантовый усилитель или генератор когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона (света).

Лазерное излучение - электромагнитное излучение оптического диапазона, обладающее такими свойствами, как когерентность, монохроматичностью, поляризованность, направленность, что позволяет создать большую локальную концентрацию энергии.

Св-ва лазерного излучения.:1. Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10-5 рад). На Луне такой пучок, испущенный с Земли, дает пятно диаметром 3 км.

2. Свет лазера обладает исключительной монохроматичностью. В лазерах атомы излучают свет согласованно. Поэтому фаза волны не испытывает нерегулярных изменений.

3. Лазеры являются самыми мощными источниками света. В узком интервале спектра кратковре­менно у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения 1017 Вт/см2, в то время как мощность излучения Солнца равна только 7·103 Вт/см2, причем суммарно по всему спектру. На узкий же интервал Dl=10-6 см (ширина спектральной линии лазера) приходится у Солнца всего лишь 0,2 Вт/см2. Напряженность электрического поля в электромагнитной волне, излучаемой лазером, превышает напряженность поля внутри атома.

Принцип действия лазеров. В обычных условиях большинство атомов находится в низшем энергетическом состоянии. Поэтому при низких температурах вещества не светятся.

15Равновесное тепловое излучение. Законы Кирхгофа и Стефана-Больцмана

Тепловым излучением - электромагнитное излучение, испускаемое телами за счет их внутренней энергии.

Равновесным тепловым излучением - излучение, при котором расход энергии тела на излучение компенсируется энергией поглощенного им излучения для каждой длины волны.

Законы Кирхгофа, два правила, основанные на законах сохранения заряда и энергии, которые применимы к цепям электрического тока. (1) ни в какой точке сети не может происходить ни накопления, ни убыли электрического заряда; и (2) во всяком замкнутом контуре сумма электродвижущих сил равна сумме разности потенциалов на каждом участке сопротивления.

Постоянная Стефана-Больцмана Энергия, поступившая к поверхности Солнца (или к поверхности любого горячего объекта), покидает его в виде излучения E = σT 4

где Т — температура (в кельвинах), а σпостоянная Больцмана.

Итак, согласно этому закону любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, излучает энергию.

16Спектр излучения абсолютно черного тела и гипотеза Планка. Закон Вина.

Абсолютно чёрное тело — тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Может само испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения тела определяется его температурой.

Гипотеза Планка -при тепловом излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Каждая такая порция-квант имеет энергию , пропорциональной частоте ν излучения: , где h — коэффициент пропорциональности, названный впоследствии постоянной Планка.

Закон смещения Вина.Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела max, опр. законом смещения Вина:

где T — температура в кельвинах, а λmax — длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.

Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то max спектра излучения при температуре 36 C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).





Рекомендуемые страницы:


©2015-2019 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Обратная связь

ТОП 5 активных страниц!