Радиоактивность. Левин М.Н - 6 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

6
В практике часто используют удельную энергию связи или энергию связи на
один нуклон: E
св
/A.
Из теории относительности следует , что масса М и полная энергия Е
рел
любой
физической системы связаны соотношением Эйнштейна:
Е
рел
= М с
2
.
С помощью этого соотношения энергию связи ядра можно выразить через его
массу М
Z, A
и массы протона и нейтрона:
Е
св
(Z, A) = (Z,M
p
+ NM
n
- M
Z,A
) c
2
.
Видно, что масса ядра на величину Е
св
/ c
2
меньше суммы масс нуклонов,
составляющих ядро.
Законы радиоактивного распада.
Радиоактивность - процесс статистический. Одинаковые ядра распадаются
за различные промежутки времени , но среднее время жизни ядер одного вида
не зависит от процесса образования этих ядер , от давления, температуры ,
агрегатного состояния, типа химического соединения, куда входит
радиоактивный элемент , и является величиной постоянной . Поэтому среднее
время жизни, или просто время жизни (τ), является физической
характеристикой распада ядер . На практике продолжительность жизни
радиоактивных ядер обычно характеризуют периодом полураcпада
промежутком времени Т
1/2
, в течение которого число радиоактивных ядер
уменьшается в 2 раза.
Независимость распада отдельного ядра от остальных ядер определяет
выбор постоянной распада λ (вероятность распада ядра за единицу времени ),
как естественной статистической величины . При большом числе N
одинаковых нестабильных ядер величина λN называется активностью и
показывает количество распадающихся ядер за единицу времени . Активность
характеризует интенсивность излучения препарата в целом. Исторически
единицей активности была (в настоящее время это внесистемная единица) кюри
(Ки), которая первоначально определялась как активность 1г Ra. В дальнейшем
под 1 Ки стали понимать активность радиоактивного препарата, в котором
происходит 3,7ּ10
10
распадов в секунду . Другой внесистемной единицей
активности является резерфорд (Рд) : 1Рд = 10
6
расп./с. В системе СИ
единицей измерения активности в настоящее время является 1 беккерель (Бк ),
имеющая размерность с
-1
и равная 1 распаду в секунду .
Свойством радиоактивности является независимость λ от времени . В
любые моменты времени λ одинакова.
Если в момент времени t имеется большое количество N радиоактивных
ядер и за промежуток времени dt распадается в среднем dN ядер , то можно
записать:
dN = - λN dt. (1)
Знак показывает убыль радиоактивных ядер в процессе распада . После
интегрирования:
N = N
0
e
-λt
, (2 )
                                          6
В прак ти к ечасто и спользую т удельн ую эн ергию с в я зи и ли энерги ю связи на
оди н нук лон: Eсв /A.
И з теори и относи тельности следует, что масса М и полнаяэнерги яЕ рел лю бой
ф и зи ческ ой си стемы связаны соотнош ени ем Э й нш тей на:
                                       Е рел = М с2.
С помощ ью этого соотнош ени я энерги ю связи ядра можно вы рази ть через его
массуМ Z, A и массы протона и ней трона:
                         Е св (Z, A) = (Z,Mp + NMn - MZ,A) c2 .
В и дно, что масса ядра на вели чи ну Е св / c2 меньш е суммы масс нук лонов,
составляю щ и х ядро.

                             Законы рад иоакт ивного распад а.
       Ради оак ти вность- процессстати сти ческ и й . О ди нак овы еядра распадаю тся
за разли чны е промежутк и времени , но среднее время жи зни ядер одного ви да
не зави си т от процесса образовани я эти х ядер, от давлени я, температуры ,
агрегатного состояни я, ти па х и ми ческ ого соеди нени я, к уда вх оди т
ради оак ти вны й элемент, и является вели чи ной постоянной . Поэтому с редн ее
в ремя ж изн и, и ли просто время жи зни (τ), является ф и зи ческ ой
х арак тери сти к ой распада ядер.          Н а прак ти к е продолжи тельность жи зни
ради оак ти вны х ядер обы чно х арак тери зую т перио до м по лураcпада –
промежутк ом времени Т 1/2, в течени е к оторого чи сло ради оак ти вны х ядер
уменьш аетсяв 2 раза.
     Н езави си мость распада отдельного ядра от остальны х ядер определяет
вы бор по с т о я н н о й рас пада λ (вероятность распада ядра за еди ни цу времени ),
к ак естественной стати сти ческ ой вели чи ны . При больш ом чи сле N
оди нак овы х нестаби льны х ядер вели чи на λN назы вается ак т ив н о с т ью и
пок азы вает к оли чество распадаю щ и х ся ядер за еди ни цу времени . А к ти вность
х арак тери зует и нтенси вность и злучени я препарата в целом. И стори ческ и
еди ни цей ак ти вности бы ла (в настоящ еевремяэто внеси стемнаяеди ни ца) к юри
(Ки), к отораяпервоначально определяласьк ак ак ти вность1г Ra. В дальней ш ем
под 1 К и стали пони мать ак ти вность ради оак ти вного препарата, в к отором
прои сх оди т 3,7ּ1010 распадов в сек унду. Д ругой внеси стемной еди ни цей
ак ти вности является резерфо рд (Р д) : 1Рд= 106 расп./с. В              си стеме СИ
еди ни цей и змерени яак ти вности в настоящ еевремяявляется 1 бек к ерель (Бк ),
и мею щ аяразмерностьс-1 и равная1 распадув сек унду.
      Свой ством ради оак ти вности является незави си мость λ от времени . В
лю бы емоменты времени λ оди нак ова.
       Е сли в момент времени t и меется больш ое к оли чество N ради оак ти вны х
ядер и за промежуток времени dt распадается в среднем dN ядер, то можно
запи сать:
                               dN = - λN dt.                 (1)
 Знак – пок азы вает убы ль ради оак ти вны х ядер в процессе распада. После
и нтегри ровани я:
                               N = N0 e-λt,                  (2 )