загрузка...
Конспект уроку: Методи реєстрації іонізуючого випромінювання. Одержання й використання радіоактивних ізотопів PDF Печать E-mail

Конспект уроку: Методи реєстрації іонізуючого випромінювання. Одержання й використання радіоактивних ізотопів

Тема уроку:    Методи реєстрації іонізуючого випромінювання. Одержання й використання радіоактивних ізотопів.   

Мета уроку:    Познайомити учнів із сучасними методами вияв-лення й дослідження заряджених частинок, а також одержанням і застосуванням радіоактивних ізотопів у різних галузях науки й техніки. Розвинути абстрактне та творче мислення.
Обладнання:    Плакат «Методи реєстрації заряджених частинок»
Тип уроку:    пояснення нового матеріалу з елементами бесіди

Хід уроку
І. Організаційний момент.
Привітання, визначення чергового, перевірка готовності до заняття робочого місця. Перевірка присутніх.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів.
1.    Які закони збереження виконуються під час ядерних реакцій?
2.    Які типи ядерних реакцій ви знаєте?
3.    Чому під час реакцій поділу важких ядер виділяється енергія?
4.    У чому полягає головна відмінність ядерних реакцій на нейтронах від ядерних реакцій, викликаних зарядженими частинками?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.
Будова й принцип дії лічильника Гейгера. Усі сучасні методи реє
страції ядерних частинок і випромінювань можна розбити на дві групи:
а)    обчислювальні методи, засновані на використанні приладів, які об
числюють кількість частинок того чи іншого типу;
б)    трекові методи, що дозволяють відтворити слід частинки.
Лічильник Гейгера — один із найважливіших приладів для автома-тичної лічби частинок. Дія лічильника заснована на ударній іонізації. Заряджена частинка пролітає в газі, відриваючи від атомів електрони, й утворює позитивні іони та вільні електрони. Електричне поле між анодом і катодом прискорює електрони до енергій, за яких починається
іонізація.
Лічильник Гейгера застосовується в основному для реєстрації електро-нів і ?-випромінювань.
Будова й принцип дії камери Вільсона. Набагато більші можливості
для вивчення мікросвіту дає створена 1912 року камера Вільсона. У цій
камері швидка заряджена частинка залишає слід, який можна спостерігати безпосередньо чи фотографувати.
Дія камери Вільсона заснована на конденсації перенасиченої пари на іонах з утворенням крапельок води. Ці іони створює уздовж своєї траєк-торії рухома заряджена частинка. Крапельки утворюють видимий слід частинки, що пролетіла,— трек.
Інформація, яку дають треки в камері Вільсона, значно багатша за ту, що можуть дати лічильники. За довжиною треку можна визначити енергію частинки, а за числом крапельок на одиницю довжини треку оцінити її швидкість.
Радянські фізики П. Л. Капіца й Д. В. Скобельцин запропонували по-міщати камеру Вільсона в однорідне магнітне поле. Магнітне поле діє на заряджену частинку, яка рухається, з певною силою. Ця сила викривляє траєкторію частинки, не змінюючи модуля її швидкості. За кривизною треку можна визначити відношення заряду частинки до її маси.
Звичайно треки частинок у камері Вільсона не тільки спостерігають, але й фотографують.
Будова й принцип дії бульбашкової камери. У 1952 році американ-ським ученим Д. Глейзером було запропоновано використовувати для виявлення треків частинок перегріту рідину. У цій рідині на іонах, які утворюються під час руху швидкої зарядженої частинки, виникають бульбашки пари, які дають видимий трек. Камери такого типу були на-звані бульбашковими.
Перевага бульбашкової камери над камерою Вільсона зумовлена більшою густиною робочої речовини. Пробіги частинок унаслідок цього вияв ляються досить короткими, й частинки навіть великих енергій «застряють» у камері. Це дозволяє спостерігати серію послідовних перетворень частинки та реакції, що нею викликаються.
Треки в камері Вільсона та бульбашковій камері — одне з найголовніших джерел інформації про поводження та властивості частинок.
Метод товстошарових фотоемульсій. Найбільш дешевим методом реєстрації частинок і випромінювань є фотоемульсійний. Він ґрунтується на тому, що заряджена частинка, рухаючись у фотоемульсії, руйнує молекули аргентум броміду в тих зернах, крізь які вона пройшла. Після проявлення в кристаликах відновлюється металеве срібло й ланцюжок зе-рен срібла утворює трек частинки. За довжиною й товщиною треку можна оцінити енергію й масу частинки.
Ізотопи. Маси атомів хімічно чистих елементів, як правило, виража-ються в атомних одиницях маси числами, не дуже близькими до цілих. На-приклад, атомна маса Бору — 10,82; Неону — 20,183; Магнію — 24,32; Хлору — 35,457 і т. д. Як пояснити подібний факт? Відповісти на це за-питання змогли лише у 1911 році, коли Содді висловив припущення про можливості існування елементів з однаковими хімічними властивостями, але таких, що розрізняються іншими характеристиками, наприклад своєю радіоактивністю. Содді назвав їх ізотопами (від грец. isos — однаковий, topos — місце).
Припущення Содді дістало блискуче підтвердження рік потому, коли Дж. Томсон почав точні вимірювання маси іонів Неону методом відхилен-ня їх в електричних і магнітних полях.
Ізотопи — атоми одного й того самого хімічного елемента, які мають однакову кількість протонів у ядрі та різну кількість нейтронів.
Особливо примітні ізотопи Гідрогену, оскільки вони відрізняються один від одного за масою у два чи три рази. Гідроген має три ізотопи: Н11 — протій (у ядрі тільки один протон), H21 — дейтерій (у ядрі — протон і нейтрон), H31 —тритій (у ядрі —протон і два нейтрони).
Одержання радіоактивних ізотопів. За допомогою ядерних реак-цій
можна дістати радіоактивні ізотопи всіх хімічних елементів, які зустрічаються в природі тільки в стійкому стані. Наприклад, ядро атома Іоду поглинає нейтрон, унаслідок чого утворюється ядро бета-радіоактивного ізотопу Іоду з періодом піврозпаду 24,98 хв.
У результаті радіоактивного розпаду Іоду утворюється стабільний ізотоп Ксенону з масовим числом 128.
За допомогою ядерних реакцій отримані також трансуранові елементи, тобто елементи з порядковим номером, що перевищує порядковий номер Урану (Z = 92).
Нині виробництвом радіоактивних ізотопів займається велика галузь промисловості.
Мічені атоми. Метод мічених атомів ґрунтується на тому, що хі-мічні
властивості радіоактивних ізотопів не відрізняються від властивостей нерадіоактивних ізотопів тих самих елементів. Радіоактивність є своєрід-ною позначкою, за допомогою якої можна простежити за поведінкою еле-мента під час різних хімічних реакцій і фізичних перетворень речовин.
Метод мічених атомів застосовується:
•    у медицині (дослідження обміну речовин, установлення діагнозу, для терапевтичних цілей, лікування ракових захворювань);
•    у промисловості (контроль зносу деталей, дифузія в металах, дослі-дження внутрішньої структури, виявлення дефектів);
•    у сільському господарстві, біології (опромінення ? -променями на-сіння, боротьба зі шкідливими комахами, консервація харчових продуктів, радіоселекція);
•    в археології (визначення віку Землі, стародавніх предметів).
IV. Закріплення викладеного матеріалу
1.    Чи можна за допомогою камери Вільсона реєструвати незаряджені частинки?
2.    Які характеристики частинок можна визначити за допомогою камери Вільсона, поміщеної в магнітне поле?
3.    Які переваги має бульбашкова камера в порівнянні з камерою Вільсона?
4.    Чи існує відмінність між штучною і природною радіоактивністю?
5.    Як із часом змінюється радіоактивність штучних ізотопів?
6.    Чому немає на Землі трансуранових елементів?
V. Підсумок уроку.
Учні по черзі підсумовують вивчений матеріал.
VI. Домашнє завдання.
Опрацювати §
Розв’язати задачі з вправи №

 

Шановні відвідувачі цього сайту! Окремі структурні частини тексту (формули, таблиці, малюнки тощо) можуть бути відсутні в його електронній версії. Для отримання повної версії тексту, що Вас зацікавив, звертайтеся, будь ласка, за: ICQ: 604-606-238, e-mail: Apgrate9@meta.ua

Загрузка...
>