Разделы презентаций


Радиоактивность. Ядерные реакции

Содержание

1. Строение атомных ядерАтомное ядро — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса (более 99,9 %).

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1ВОЕННО–МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ имени С.М. Кирова Кафедра биологической и медицинской физики
ЛЕКЦИЯ № 9

по

дисциплине «Физика, математика»
на тему: «Радиоактивность. Ядерные реакции»

для курсантов и студентов

I курса ФПВ, ФПиУГВ, спецфакультета

ВОЕННО–МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ имени С.М. Кирова Кафедра биологической и медицинской физикиЛЕКЦИЯ № 9по дисциплине «Физика, математика»на тему: «Радиоактивность.

Слайд 21. Строение атомных ядер

Атомное ядро — центральная часть атома, в которой

сосредоточена основная его масса (более 99,9 %).


1. Строение атомных ядерАтомное ядро — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса (более 99,9 %).

Слайд 3
Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому

относят атом.
Размеры ядер различных атомов составляют несколько фемтометров (1

фм = 10-15 м), что в более чем в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома.

Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому относят атом. Размеры ядер различных атомов составляют

Слайд 4


Атомные ядра изучает ядерная физика.

Атомные ядра изучает ядерная физика.

Слайд 5

Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и

нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильных взаимодействий

(ядерных сил).

Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при

Слайд 6
Протон:
Масса протона - 1,67.10–27 кг, т.е. примерно в 1836 раз

превышает массу электрона.

2) Заряд: +1,6.10-19 Кл.
Нейтрон:
Масса нейтрона чуть

больше, чем масса протона, и примерно в 1839 раз превышает массу электрона.
Заряд равен 0.

Протон:Масса протона - 1,67.10–27 кг, т.е. примерно в 1836 раз превышает массу электрона. 2) Заряд: +1,6.10-19 Кл.

Слайд 7
Химический элемент однозначно характеризуется атомным номером Z, совпадающим с числом

протонов в ядре (зарядовым числом).
Ядро с данным числом протонов Z

может иметь разное число нейтронов N.
Конкретное ядро с данными Z, N называется нуклидом.

Химический элемент однозначно характеризуется атомным номером Z, совпадающим с числом протонов в ядре (зарядовым числом).Ядро с данным

Слайд 8

Массовым числом называется полное число нуклонов в ядре: A =

Z + N.
Так как массы протонов и нейтронов очень

близки (mn/mp = 1,0014), то масса ядра с большой точностью пропорциональна А.



Массовым числом называется полное число нуклонов в ядре: A = Z + N. Так как массы протонов

Слайд 9
Принятое обозначение для ядра химического элемента X:

Принятое обозначение для ядра химического элемента X:      .

Слайд 10

Изотопы - нуклиды с одинаковыми Z.
Изобары - нуклиды с

одинаковыми А.
Изотоны - нуклиды с одинаковыми N.

Изотопы - нуклиды с одинаковыми Z. Изобары - нуклиды с одинаковыми А. Изотоны - нуклиды с одинаковыми

Слайд 11Размеры ядер
Если представить себе ядро как шарик определенного радиуса R,

внутри которого упакованы A нуклонов, то ясно, что объем такого

шарика растет пропорционально А.

R = R0A1/3, где R0 = 1,23·10-15 м

Размеры ядерЕсли представить себе ядро как шарик определенного радиуса R, внутри которого упакованы A нуклонов, то ясно,

Слайд 122. Ядерные силы

Существование ядер возможно только в том случае, если

между нуклонами действуют силы особой природы, противодействующие электростатическому отталкиванию протонов

и сжимающие все нуклоны в малой области пространства.
2. Ядерные силыСуществование ядер возможно только в том случае, если между нуклонами действуют силы особой природы, противодействующие

Слайд 13
Такие силы не могут иметь ни электростатическую природу (наоборот, эти

силы должны сильно притягивать протоны), ни гравитационную природу (численно сила

гравитационного притяжения слишком мала, чтобы воспрепятствовать значительному электростатическому отталкиванию).

Такие силы не могут иметь ни электростатическую природу (наоборот, эти силы должны сильно притягивать протоны), ни гравитационную

Слайд 14

Эти силы получили название ядерных сил, а порождающее эти силы

взаимодействие называется сильным.

Эти силы получили название ядерных сил, а порождающее эти силы взаимодействие называется сильным.

Слайд 15 Экспериментально установлены следующие свойства ядерных сил:

1) Эти силы одинаковы по

величине, независимо от того, действуют ли они между двумя протонами,

протоном и нейтроном или двумя нейтронами (зарядовая независимость ядерных сил).

Экспериментально установлены следующие свойства ядерных сил: 1) Эти силы одинаковы по величине, независимо от того, действуют

Слайд 16

2) Эти силы являются короткодействующими, т.е. обращаются в нуль, если

расстояние между нуклонами превышает размер ядра.

2) Эти силы являются короткодействующими, т.е. обращаются в нуль, если расстояние между нуклонами превышает размер ядра.

Слайд 17

3) Ядерные силы обладают свойством насыщения (т.е. каждый нуклон взаимодействует

только с ближайшими соседними нуклонами).

3) Ядерные силы обладают свойством насыщения (т.е. каждый нуклон взаимодействует только с ближайшими соседними нуклонами).

Слайд 18
4) Эти силы носят обменный характер, т.е. возникают в результате

непрерывного обмена частицами, называемыми пи-мезонами, между нуклонами в ядре.
(«Мезос» (греч.)

– «промежуточный»:
масса π-мезона больше массы электрона и меньше массы протона).
4) Эти силы носят обменный характер, т.е. возникают в результате непрерывного обмена частицами, называемыми пи-мезонами, между нуклонами

Слайд 19

Есть три сорта π-мезонов - положительный, отрицательный и нейтральный.
Их

массы несколько отличаются, но все они примерно в 300 раз

больше массы электрона.
Есть три сорта π-мезонов - положительный, отрицательный и нейтральный. Их массы несколько отличаются, но все они примерно

Слайд 20 3. Масса ядер и энергия связи.
Принятой единицей измерения масс

ядер является атомная единица массы (а.е.м.), определяемая как 1/12 массы

атома углерода 12С .
Измерения дают:
1 а.е.м. = 1,6605402·10-27 кг.
3. Масса ядер и энергия связи.  Принятой единицей измерения масс ядер является атомная единица массы

Слайд 21
Масса ядра меньше суммы масс покоя составляющих его нуклонов.
Дефект

массы – разность между суммой масс покоя всех нуклонов в

свободном состоянии и массой ядра.



Масса ядра меньше суммы масс покоя составляющих его нуклонов. Дефект массы – разность между суммой масс покоя

Слайд 22
Энергия связи ядра численно равна энергии, которую нужно затратить для

расщепления ядра на отдельные нуклоны, или энергии, выделяющейся при синтезе

ядер из нуклонов.
Мерой энергии связи ядра является дефект массы.



Энергия связи ядра численно равна энергии, которую нужно затратить для расщепления ядра на отдельные нуклоны, или энергии,

Слайд 23
Удельная энергия связи - это энергия связи, приходящаяся на 1

нуклон.


Удельная энергия связи – мера устойчивости ядер.


Удельная энергия связи - это энергия связи, приходящаяся на 1 нуклон.Удельная энергия связи – мера устойчивости ядер.

Слайд 25

Удельная энергия связи нуклона в ядре меняется в среднем в

пределах от 1 МэВ у лёгких ядер (дейтерий) до 8,6

МэВ у ядер средней массы (с массовым числом А ≈ 100).
Удельная энергия связи нуклона в ядре меняется в среднем в пределах от 1 МэВ у лёгких ядер

Слайд 26
У тяжёлых ядер (А ≈ 200) удельная энергия связи нуклона

меньше, чем у ядер средней массы, приблизительно на 1 МэВ,

так что их превращение в ядра среднего веса (деление на 2 части) сопровождается выделением энергии в количестве около 1 МэВ на нуклон, или около 200 МэВ на ядро.

У тяжёлых ядер (А ≈ 200) удельная энергия связи нуклона меньше, чем у ядер средней массы, приблизительно

Слайд 27
Превращение лёгких ядер в более тяжёлые ядра даёт ещё больший

энергетический выигрыш в расчёте на нуклон. Так, например, реакция соединения

ядер дейтерия и трития сопровождается выделением энергии, равной 17,6 МэВ, то есть 3,5 МэВ на нуклон.
Превращение лёгких ядер в более тяжёлые ядра даёт ещё больший энергетический выигрыш в расчёте на нуклон. Так,

Слайд 28Два пути получения ядерной энергии:


1) Деление тяжелых ядер;
2) Синтез легких

ядер (термоядерный синтез).

Два пути получения ядерной энергии:1) Деление тяжелых ядер;2) Синтез легких ядер (термоядерный синтез).

Слайд 29 4. Радиоактивность. Виды радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада
Радиоактивностью называют самопроизвольный

распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер и элементарных частиц.
Характерным

признаком, отличающим ее от других видов ядерных превращений, является самопроизвольность (спонтанность) этого процесса.

4. Радиоактивность. Виды радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада Радиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием

Слайд 30Виды радиоактивного распада:

1) Альфа-распад – самопроизвольное превращение атомного ядра в

другое ядро с испусканием альфа-частицы (ядра атома гелия).

Виды радиоактивного распада:1) Альфа-распад – самопроизвольное превращение атомного ядра в другое ядро с испусканием альфа-частицы (ядра атома

Слайд 33

В результате α-распада атом смещается на 2 клетки к началу

таблицы Менделеева (то есть зарядовое число ядра Z уменьшается на

2, массовое число дочернего ядра А уменьшается на 4.

В результате α-распада атом смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева (то есть зарядовое число ядра

Слайд 34
Альфа-распад часто сопровождается гамма-излучением (γ-излучением).
γ-излучение – это электромагнитное излучение с

очень короткой длиной волны (менее 10-10 м).
Его источником являются

дочерние ядра, если они образуются не в основном, а в возбужденном состоянии.

Альфа-распад часто сопровождается гамма-излучением (γ-излучением).γ-излучение – это электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны (менее 10-10 м).

Слайд 35
2) Бета-распад:
а) электронный, или β-‑распад;
б) позитронный, или β +‑распад;
в) электронный

захват (e-захват).
Изучить самостоятельно по учебнику А.Н. Ремизова!

2) Бета-распад:а) электронный, или β-‑распад;б) позитронный, или β +‑распад;в) электронный захват (e-захват).Изучить самостоятельно по учебнику А.Н. Ремизова!

Слайд 36Закон радиоактивного распада

Это статистический закон, выражающий зависимость числа нераспавшихся ядер

радиоактивного изотопа от времени.

Закон радиоактивного распадаЭто статистический закон, выражающий зависимость числа нераспавшихся ядер радиоактивного изотопа от времени.

Слайд 37
а) Дифференциальная форма:
-dN = λNdt
Число ядер, распавшихся за малый интервал

времени, прямо пропорционально величине этого интервала dt и общему числу

N радиоактивных ядер.

а) Дифференциальная форма:-dN = λNdt	Число ядер, распавшихся за малый интервал времени, прямо пропорционально величине этого интервала dt

Слайд 38

λ - постоянная распада, пропорциональная вероятности распада радиоактивного ядра в

единицу времени и различная для разных радиоактивных изотопов.
Численно равна относительной

убыли числа радиоактивных ядер в единицу времени.
λ - постоянная распада, пропорциональная вероятности распада радиоактивного ядра в единицу времени и различная для разных радиоактивных

Слайд 39
Для характеристики радиоактивных изотопов вводят величину, называемую активностью, которая характеризует

скорость распада:

A= -dN/dt
Она измеряется в беккерелях (1Бк = 1распад/с).
Внесистемной единицей измерения активности является кюри (1Ки = 3,7.1010 Бк).

Для характеристики радиоактивных изотопов вводят величину, называемую активностью, которая характеризует скорость распада:

Слайд 40
Из закона радиоактивного распада в дифференциальной форме следует:



Из закона радиоактивного распада в дифференциальной форме следует:

Слайд 41
б) Интегральная форма:


Число нераспавшихся ядер радиоактивного изотопа убывает с течением

времени по экспоненциальному закону.



б) Интегральная форма:Число нераспавшихся ядер радиоактивного изотопа убывает с течением времени по экспоненциальному закону.

Слайд 43

Период полураспада Т – время, за которое распадается ровно половина

радиоактивных атомов (N(T)=N0/2).
Постоянная распада и период полураспада связаны между собой:





Период полураспада Т – время, за которое распадается ровно половина радиоактивных атомов (N(T)=N0/2).Постоянная распада и период полураспада

Слайд 44
Закон радиоактивного распада можно записать через активность:
At = A0e-λt
или

через удельную активность:
at = a0e-λt

Закон радиоактивного распада можно записать через активность:At = A0e-λt или через удельную активность:at = a0e-λt

Слайд 45
Удельная активность – это активность единицы массы (в случае сухого

вещества) или единицы объема (в случае жидкости).

или





Удельная активность – это активность единицы массы (в случае сухого вещества) или единицы объема (в случае жидкости).

Слайд 46 5. Ядерные реакции. Эффективное сечение ядерных реакций. Наведенная активность
Ядерная реакция

– это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или

элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов.
Ядерные реакции – несамопроизвольные процессы!

5. Ядерные реакции. Эффективное сечение ядерных реакций. Наведенная активность Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного

Слайд 47
Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году.
Он бомбардировал атомы

азота α-частицами.
При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по

следующей схеме:

Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году.Он бомбардировал атомы азота α-частицами. При соударении частиц происходила ядерная

Слайд 48
Употребляется два способа записи ядерных реакций.
Один из них аналогичен

обычным хим. уравнениям, например:


Употребляется два способа записи ядерных реакций. Один из них аналогичен обычным хим. уравнениям, например:

Слайд 49

В правой части может быть указан энергетический выход реакции Q

(в МэВ).
Положительное значение Q соответствует выделению, а отрицательное -

поглощению энергии в ядерной реакции.

В правой части может быть указан энергетический выход реакции Q (в МэВ). Положительное значение Q соответствует выделению,

Слайд 50
Во втором (сокращенном) способе записи выделяются тяжелые ядра (мишень и

продукты реакции), а бомбардирующая и выбрасываемая (или выбрасываемые) более легкие

частицы пишут в скобках и разделяют запятой.
Указанная выше реакция записывается при этом как 13C( α, n)16O, а все реакции такого типа называют реакциями (α,n)-типа.
Во втором (сокращенном) способе записи выделяются тяжелые ядра (мишень и продукты реакции), а бомбардирующая и выбрасываемая (или

Слайд 51
Другие примеры ядерных реакций:


Другие примеры ядерных реакций:

Слайд 52 Эффективное сечение ядерных реакций
При облучении некоторого количества ядер нерадиоактивного изотопа

частицами количество произошедших ядерных реакций рассчитывается по формуле:


Эффективное сечение ядерных реакций При облучении некоторого количества ядер нерадиоактивного изотопа частицами количество произошедших ядерных реакций

Слайд 53
Число ядерных реакций N пропорционально плотности потока частиц (Ф/S), числу

облучаемых ядер ( ) и времени

t.
Коэффициентом пропорциональности здесь является эффективное сечение ядерной реакции (σ).


Число ядерных реакций N пропорционально плотности потока частиц (Ф/S), числу облучаемых ядер (

Слайд 54
Эффективное сечение имеет размерность площади и по порядку величины сопоставимо

с площадью поперечного сечения атомных ядер (ок. 10-28 м2).
Ранее

использовалась внесистемная единица эффективного сечения - барн (1 барн = 10-28 м2).

Эффективное сечение имеет размерность площади и по порядку величины сопоставимо с площадью поперечного сечения атомных ядер (ок.

Слайд 55
Реальные значения для различных ядерных реакций изменяются в широких пределах

(от 10-49 до 10-22 м2).
Значение σ зависит от природы

бомбардирующей частицы, ее энергии, и, в особенно большой степени, от свойств облучаемого ядра.
Реальные значения для различных ядерных реакций изменяются в широких пределах (от 10-49 до 10-22 м2). Значение σ

Слайд 56

Наведенная радиоактивность – это радиоактивность, возникающая в материалах в результате

их облучения элементарными частицами.

Наведенная радиоактивность – это радиоактивность, возникающая в материалах в результате их облучения элементарными частицами.

Слайд 57
Рассчитать наведенную активность можно по формуле:


Рассчитать наведенную активность можно по формуле:

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика