Fizika | Középiskola » A radioaktív sugárzások keletkezése, radioaktív bomlás

A radioaktív sugárzások keletkezése, radioaktív bomlás  Ismertesse a természetes radioaktivitás háromféle sugárzásának keletkezését! A radioaktív sugárzások az atommagból indulnak ki. A radioaktív sugárzás során a sugárzó elemek atommagjai a részecske kibocsátásakor átalakulnak: radioaktív bomlás új mag, új elem keletkezik. A természetben található radioaktív elemek külső behatás nélküli spontán átalakulását és az ezzel járó részecskesugárzását természetes radioaktivitásnak nevezzük. o α-sugárzás: az elbomló atomból egy α-részecske, azaz héliumatommag távozik. Az alfa részek nagy energiájú héliumatommagok, azaz kétszeres pozitív töltésű, heionok, amelyek az anyagban lefékeződve két elektron felvételével semleges héliumatommá alakulnak át. A keletkező atommag tömegszáma 4-gyel, rendszáma 2-vel kisebb lesz, mint az eredeti. o β-sugárzás: a sugárzást nagy energiájú elektronok

alkotják. Az elbomló atomból egy β-részecske, azaz elektron távozik úgy, hogy közben a magban egy neutron protonná alakul. A keletkező atommagban a protonok száma, és ezzel együtt a rendszám 1gyel nő, a tömegszáma nem változik o γ-sugárzás: egy gerjesztett atommag bocsát ki egy nagy energiájú γ-fotont. Az atommag belső szerkezetében nem történik változás. A -sugárzás mindig csak az vagy -sugárzás kísérőjeként jelentkezik. Kiderült γ-sugárzás igen rövid hullámhosszúságú elektromágneses hullám, amely a nagy energiájú fotonok részecske sugárzásának is tekinthető.   A mellékelt ábrán magyarázza el, hogyan választhatók szét az egyes komponensek! A láthatatlan radioaktív sugárzást elektromos és mágneses terekkel történő szétválasztása során kiderült, hogy azoknak három fajtája létezik: -a pozitív elektromos töltésű részecskékből álló alfa-sugárzás -negatív elektromos

töltésű részeket tartalmazó béta-sugárzás -semleges, elektromos és mágneses térben el nem térülő elektromágneses gamma-sugárzás. Mivel az egyes komponensek más töltésűek, elektromos ill. mágneses térben másképp térülnek el. Elektromos tér: ellentétes töltések vonzzák egymást. Mágneses tér: a Lorentz-erő ellentétes irányba téríti el az ellentétes töltéseket. A kísérletek igazolták, hogy a sugárzásfajták jelentős energiával, nagy ionizációs képességgel és az anyagokon való áthatoló képességgel rendelkeznek  Definiálja az aktivitás fogalmát! Adja meg az aktivitás jelét, egységét és annak elnevezését! Egy adott mennyiségű radioaktív elem aktivitása megmutatja, hogy az elem atommagja közül másodpercenként hány bomlik le. Az atommagok bomlásának időbeli lefolyását jellemzi Jele: A Egysége: 1/s ; neve: becqerel (Bq)  Vegye sorra, milyen tényezőktől függ egy radioaktív anyag aktivitása! o

Radioaktív anyag mennyiségétől; pontosabban: egy adott radioaktív izotópanyag adott mennyiségének A aktivitása egyenesen arányos az anyagmennyiségben lévő, még el nem bomlott atomok N számával (A~N) o Anyagi minőségtől; atommagok belső szerkezetétől o  Fogalmazza meg a bomlási törvényszerűséget! Az el nem bomlott atommagok száma az idő függvényében: Bomlási törvény: N(t) = N 0 (1/2) t / T ahol t: az eltelt idő; N 0 : a kezdeti atommagok száma; T: felezési idő t / T: az atommagok feleződésének száma.  Értelmezze a mellékelt N–t grafikont! A radioaktív atommagok száma időben exponenciálisan csökken, T, 2T,3T, stb. az idő elteltével a bomlatlan magok száma felére, negyedére, nyolcadára stb. csökken. Ha kezdetben a radioaktív anyagban N o számú atommag volt jelen, akkor T, 2T,3Telteltével a megmaradt atommagok száma N o /2, N o /4, N o /8 stb lesz.  Definiálja a felezési idő fogalmát az ábra

felhasználásával! A mérések szerint a radioaktív elem atommagjainak száma – a bomlás következtében – mindig ugyanannyi idő alatt feleződik meg. Ezt az állandó időt felezési időnek nevezzük Jele: T A radioaktív izotópok felezési ideje állandó érték, nem függ sem a hőmérséklettől, sem más makroszkopikus anyagi minőségtől.  Mutassa be a mellékelt ábra alapján, hogyan alakul ki egy-egy radioaktív bomlási sor! Keresse meg, hogy a 226Ra és a 222Rn magok melyik bomlási sornak a tagjai! A rádiumatommag alfa-rész kibocsátásával radonatommaggá alakul. Nevezze meg, milyen kapcsolat van a két atommag között! A 222Rn leányeleme a 226Ra – nak. A természetben előforduló nehéz atommagok bomlásakor keletkező újabb atommagok általában szintén radioaktívak, ezért az előző elem leányelemének nevezik. Az egymást követő radioaktív atommagok váltakozva alfa- vagy béta-bomlással kerülnek egyre mélyebb

energiaállapotba a vas felé haladva. Az egymásból kialakult radioaktív elemek bomlási sorokat vagy bomlási családokat alkotnak. Mindegyik családnak van egy leghosszabb felezési idővel rendelkező őseleme, ez általában a névadó, és van egy stabil végső eleme, amely valamelyik ólom izotóp, illetve a bizmut. A bomlási sorok tagjainak tömegszáma 4-gyel való osztás során azonos maradékot ad, eszerint különülnek el a családok. Pld a kép az urán bomlása, A=4n+2 uránsor őseleme: 235U , végső stabil eleme 206Pb  Nevezze meg a radioaktív bomlás elméletének kidolgozóját és az elmélet születésének évtizedét! Rutherford; a XX. század első évtizedében