История открытия радиоактивности. Доза излучения.
учебно-методический материал по физике (9, 10, 11 класс)

Слайд 1

Радиация как природное явление. Мир сложен – Он полон событий, сомнений И тайн бесконечных, И смелых догадок. Как чудо природы Является гений И в хаосе этом Находит порядок.

Слайд 2

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ Радиоактивность — это процесс самопроизвольного выделения энергии с постоянной скоростью, присущей данному виду ядер (радионуклидов, т.е. ядер, способных к радиоактивному распаду).

Слайд 3

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ Открытие рентгеновских лучей произошло 8 ноября 1895 г. Сообщение об открытии датировано 28 декабря. Более полутора месяцев ученый тщательно исследовал неведомые лучи. В понедельник 20 января 1896 г. Анри Пуанкаре на заседании Парижской Академии рассказал об открытии новых лучей, демонстрировал рентгеновские снимки и высказал предположение, что рентгеновское излучение связано с флюоресценцией и, возможно, возникает всегда в люминесцирующих веществах и никакой катодной трубки для получения Х-лучей не надо. Анри Пуанкаре

Слайд 4

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ В феврале 1896 г. А. Беккерель демонстрировал действие флюоресцирующего сернистого цинка на фотопластинку, завернутую в черную бумагу. Беккерель решил использовать соли урана. 24 февраля 1896 г. он доложил академии о результатах опытов. Изображение фотопластинки Беккереля, которая была засвечена излучением солей урана. Ясно видна тень металлического мальтийского креста, помещённого между пластинкой и солью урана. Антуан Беккерель

Слайд 5

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ С 24 февраля по 1 марта Беккерель установил, чтo соли урана сами по себе без всякого внешнего воздействия испускают невидимые лучи, засвечивающие фотопластинку и проходящие через непрозрачные слои. 2 марта Беккерель сообщил о своем открытии.

Слайд 6

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ В конце 1897 г в работу включаются Мария Склодовская и ее муж Пьер Кюри. Опыты Марии Склодовской-Кюри по изучению руд показали, что некоторые урановые и ториевые руды обладают «аномальной» радиоактивностью. Пьер Кюри забрасывает изучение кристаллов и присоединяется к исследованиям жены. 18 июля 1898 года Пьер и Мария Кюри на заседании Парижской Академии наук выступили с сообщением « О новом радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной обманке » . Ученые заявили: « Вещество, которое мы извлекли из смоляной обманки, содержит металл, еще не описанный и являющийся соседом висмута по своим аналитическим свойствам. Если существование нового металла подтвердится, мы предлагаем назвать его полонием, по имени родины одного из нас » .

Слайд 7

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ Спустя некоторое время Кюри открыли радий. В том же году А. Дебьерн, проверяя гипотезу Марии Кюри о наличии в урановой смолке других радиоактивных элементов кроме радия и полония, сделал очередное открытие: из смолки можно выделить высокорадиоактивное вещество, отделяющееся при фракционировании с редкоземельными элементами и титаном. Химические свойства нового вещества отличались от свойств радия и полония, а его активность в 100 000 раз превышала активность урана. В 1900 году А. Дебьерн сообщил о выделении этого нового радиоактивного элемента, названного актинием. Таким образом, к началу XX века было известно пять радиоактивных веществ: уран, торий, полоний, радий, актиний.

Слайд 8

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ В 1903 году Уолтер Рамзай и Фредерик Содди обнаруживают, что радий непрерывно выделяет также небольшое количество газа гелия. Так был обнаружен первый пример ядерного превращения. Позднее, уже работая в Англии, Резерфорд и Содди, опираясь на гипотезу, высказанную Марией Кюри, публикуют «Теорию радиоактивных превращений», в которой утверждают, что радиоактивные элементы, даже когда кажутся неизменными, находятся в состоянии самопроизвольного распада: чем быстрее процесс их превращения, тем больше их активность.

Слайд 9

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ Позднее было установлено, что все химические элементы, начиная с порядкового номера 83, являются радиоактивными. 1899г. - Английский физик Э.Резерфорд в результате проведенных опытов открыл неоднородность радиоактивного излучения. Эрнест Резерфорд В магнитном поле поток радиоактивного излучения распадается на 3 составляющих: альфа- лучи, бета-лучи и гамма-лучи.

Слайд 10

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Альфа-излучение поток альфа-частиц, распространяющихся с начальной скоростью около 20 тыс. км/с. Их ионизирующая способность огромна, а так как на каждый акт ионизации тратится определенная энергия, то их проникающая способность незначительна: длина пробега в воздухе составляет 3—11 см, а в жидких и твердых средах — сотые доли миллиметра. Лист плотной бумаги полностью задерживает их. Надежной защитой от альфа-частиц является также одежда человека. Поскольку альфа-излучение имеет наибольшую ионизирующую, но наименьшую проникающую способность, внешнее облучение альфа-частицами практически безвредно, но попадание их внутрь организма весьма опасно.

Слайд 11

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Альфа-излучение Поток альфа-частиц, распространяющихся с начальной скоростью около 20 тыс. км/с. Их ионизирующая способность огромна, а так как на каждый акт ионизации тратится определенная энергия, то их проникающая способность незначительна: длина пробега в воздухе составляет 3—11 см, а в жидких и твердых средах — сотые доли миллиметра. Лист плотной бумаги полностью задерживает их. Надежной защитой от альфа-частиц является также одежда человека. Поскольку альфа-излучение имеет наибольшую ионизирующую, но наименьшую проникающую способность, внешнее облучение альфа-частицами практически безвредно, но попадание их внутрь организма весьма опасно.

Слайд 12

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Бетта-излучение

Слайд 13

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Бетта-излучение Поток бета-частиц, которые могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света (300 тыс. км/с). Заряд бета-частиц меньше, а скорость больше, чем у альфа-частиц, поэтому они имеют меньшую ионизирующую, но большую проникающую способность. Длина пробега бета-частиц с высокой энергией составляет в воздухе до 20 м, воде и живых тканях — до 3 см, металле — до 1 см. На практике бета-частицы почти полностью поглощают оконные или автомобильные стекла и металлические экраны толщиной в несколько миллиметров. Одежда поглощает до 50 % бета-частиц. При внешнем облучении организма на глубину около 1 мм проникает 20—25 % бета-частиц. Поэтому внешнее бета-облучение представляет серьезную опасность лишь при попадании радиоактивных веществ непосредственно на кожу (особенно на глаза) или же внутрь организма.

Слайд 14

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Нейтронное излучение

Слайд 15

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов, скорость распространения которых достигает 20 тыс. км/с. Так как нейтроны не имеют электрического заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими. При ядерном взрыве большая часть нейтронов выделяется за короткий промежуток времени. Они легко проникают в живую ткань и захватываются ядрами ее атомов. Поэтому нейтронное излучение оказывает сильное поражающее действие при внешнем облучении. Лучшими; защитными материалами от них являются; легкие водородсодержащие материалы: полиэтилен, парафин, вода и др.

Слайд 16

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Гамма-излучение

Слайд 17

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Гамма-излучение По своей природе гамма-излучение представляет собой электромагнитное поле с длиной волны 10~8—10~и см. Оно испускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность его значительно меньше, чем у бета-частиц и тем более у альфа-частиц. Зато гамма-излучение имеет наибольшую проникающую способность и в воздухе может распространяться на сотни метров. Для ослабления его энергии в два раза необходим слой вещества (слой половинного ослабления) толщиной: воды — 23 см, стали — около 3, бетона — 10, дерева — 30 см.

Слайд 18

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Слайд 19

РАБОТА ПРОДОЛЖАЕТСЯ…. В 1934 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри открывают явление искусственной радиоактивности: определенные вещества, например, алюминий, подвергнутые облучению альфа-частицами, превращаются в новые, неизвестные в природе радиоактивные изотопы, которые сами становятся источниками излучения.

Слайд 20

ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ Доза излучения (поглощённая доза) – энергия ионизирующего излучения, поглощённая облучаемым объектом и рассчитанная на единицу массы этого объекта. Доза - основная величина, определяющая радиационное воздействие излучения на объект. Величина дозы зависит от вида излучения, его интенсивности, энергии его частиц, времени облучения, элементного состава объекта. В процессе облучения доза со временем накапливается. Поглощенная доза в единицу времени называется мощностью дозы.

Слайд 21

Поглощённая доза в системе СИ измеряется в греях (Гр). 1 Гр равен энергии в 1 Дж, поглощённой массой в 1 кг. Распространена внесистемная единица дозы – рад. 1 рад = 10 -2 Дж/кг = 10 -2 Гр. Дозу электромагнитного (рентгеновского и гамма-) излучения определяют в рентгенах (Р). 1 Р это такая доза электромагнитного облучения, которая в 1 грамме сухого воздуха при нормальных условиях (0 о С и 760 мм ртутного столба) производит 1.6 . 10 12 пар ионов. 1Р = 0.88 . 10 -2 Гр = 0.88 рад. Таким образом, 0.88 рад – энергетический эквивалент рентгена. Дозы излучения. mp4 ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ

Слайд 22

ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ Для того чтобы учесть биологическую опасность излучения и неодинаковую чувствительность органов и тканей, поглощенную дозу (грей) умножают на соответствующие коэффициенты и получают эффективную дозу - в зивертах (Зв). Единица названа в честь шведского физика Рольфа Зиверта. Мощностью дозы принято называть дозу, получаемую за единицу времени. Чтобы перевести мкЗв/ч в мЗв/год необходимо просто умножить число на 8,76.

Слайд 23

ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ - среднее значение эффективной дозы, получаемой жителем нашей планеты за год, составляет 2,4 миллизиверта (мЗв); - доза, получаемая при ежегодном флюорографическом обследовании грудной клетки, составляет 0,1-0,9 мЗв (в зависимости от того, какой флюорограф используется – цифровой или устаревший пленочный); Некоторые справочные данные

Слайд 24

ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ - одна томография - это гарантированные 3-5 мЗв, полная томография - 15-20 мЗв (в частности, в США, начиная с 2000 года, облучаемость населения выросла с 3 мЗв до 6 мЗв в год именно за счет медицинских исследований); - допустимая доза, которую человек может получить от техногенных источников радиации, составляет 1 мЗв/год (отметим, что сюда не включена доза, получаемая в результате медицинских обследований); - предельно допустимая аварийная доза облучения для профессионалов-атомщиков - 250 мЗв в год. Некоторые справочные данные

Слайд 25

урановая промышленность радиохимическая промышленность места переработки и захоронения радиоактивных отходов использование радионуклидов в народном хозяйстве ядерные взрывы ИСТОЧНИКИ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Слайд 26

ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ТКАНИ ЧЕЛОВЕКА