Презентация по физике на тему "Закон радиоактивного распада"

• 1 слайд

  Закон радиоактивного распада
  

• 2 слайд

  Общие сведения
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Ядерная физика
  Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и количества радиоактивных атомов в образце. Открыт Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом, каждый из которых впоследствии был награжден Нобелевской премией.
  Существует несколько формулировок закона, например, в виде дифференциального уравнения:
  𝑑𝑁 𝑑𝑡 =−λ𝑁,
  которое означает, что число распадов −𝑑𝑁, произошедшее за короткий интервал времени 𝑑𝑡, пропорционально числу атомов 𝑁 в образце.
  

• 3 слайд

  Экспоненциальный закон
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Экспоненциальная кривая радиоактивного распада: по оси абсцисс («оси x») — время, по оси ординат («оси y») — количество нераспавшихся ядер или скорость распада в единицу времени
  В указанном выше математическом выражении λ — постоянная распада, которая характеризует вероятность радиоактивного распада за единицу времени и имеющая размерность 𝑐 −1 . Знак минус указывает на убыль числа радиоактивных ядер со временем.
  Решение этого дифференциального уравнения имеет вид:
  𝑁 𝑡 = 𝑁 0 𝑒 −λ𝑡 ,
  где 𝑁 0 — начальное число атомов, то есть число атомов для 𝑡=0.
  Таким образом, число радиоактивных атомов уменьшается со временем по экспоненциальному закону. Скорость распада, то есть число распадов в единицу времени I 𝑡 =− 𝑑𝑁 𝑑𝑡 , также падает экспоненциально. Дифференцируя выражение для зависимости числа атомов от времени, получаем:
  I 𝑡 =− 𝑑 𝑑𝑡 𝑁 0 𝑒 −λ𝑡 =λ 𝑁 0 𝑒 −λ𝑡 = 𝐼 0 𝑒 −λ𝑡 ,
  где I 0 — скорость распада в начальный момент времени 𝑡=0.
  Таким образом, зависимость от времени числа нераспавшихся радиоактивных атомов и скорости распада описывается одной и той же постоянной λ.
  

• 4 слайд

  Характеристики распада
  Кроме константы распада λ, радиоактивный распад характеризуют ещё двумя производными от неё константами, рассмотренными ниже.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Наглядная демонстрация закона
  Среднее время жизни
  Из закона радиоактивного распада можно получить выражение для среднего времени жизни радиоактивного атома. Число атомов, в момент времени 𝑡 претерпевших распад в пределах интервала 𝑑𝑡 равно −𝑑𝑁 их время жизни равно −𝑡𝑑𝑁. Среднее время жизни получаем интегрированием по всему периоду распада:
  𝜏=− 1 𝑁 0 𝑁 0 0 𝑡𝑑𝑁 =λ 0 ∞ 𝑡 𝑒 −λ𝑡 𝑑𝑡= 1 λ .
  Подставляя эту величину в экспоненциальные временные зависимости для 𝑁 𝑡 и I 𝑡 легко видеть, что за время 𝜏 число радиоактивных атомов и активность образца (количество распадов в секунду) уменьшаются в 𝑒 раз.
  Период полураспада
  На практике получила большее распространение другая временная характеристика — период полураспада 𝑇 1/2 , равная времени, в течение которого число радиоактивных атомов или активность образца уменьшаются в 2 раза.
  Связь этой величины с постоянной распада можно вывести из соотношения 𝑁 𝑇 1/2 𝑁 0 = 𝑒 −λ 𝑇 1/2 =1/2 откуда: 𝑇 1/2 = ln 2 λ =𝜏 ln 2 ≈0,693𝜏.
  

• 5 слайд

  Литература
  Rutherford E. and Soddy F. (1903). «A comparative study of the radioactivity of radium and thorium». Philosophical Magazine Series 6 5 (28): 445—457. DOI:10.1080/14786440309462943.
  Rutherford E. and Soddy F. (1903). «Radioactive change». Philosophical Magazine Series 6 5 (29): 576—591. DOI:10.1080/14786440309462960.
  Кудрявцев, П. С. Открытие радиоактивных преврещений. Идея атомной энергии // Курс истории физики. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Просвещение, 1982. — 448 с.
  Перейти к: 1 2 3 А.Н.Климов. Ядерная физика и ядерные реакторы. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — С. 352.
  Бартоломей Г.Г., Байбаков В.Д., Алхутов М.С., Бать Г.А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. — М.: Энергоатомиздат, 1982.
  I.R.Cameron, University of New Brunswick. Nuclear fission reactors. — Canada, New Brunswick: Plenum Press, 1982.
  Перейти к: 1 2 И.Камерон. Ядерные реакторы. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — С. 320.
  Пособие по физике реактора ВВЭР-1000. — БАЭС,ЦПП, 2003
  G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). "The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.
  Frederick Soddy, F.R.S. The story of atomic energy. — London: Nova Atlantis, 1949.
  Ф.Содди. История атомной энергии. — М.: Атомиздат, 1979. — С. 288.
  

• 6 слайд

  Спасибо за внимание