По физике явление радиоактивности. Его значение в науке, технике, медицине

Реферат

Представление об атомах как неизменных мельчайших частицах вещества было разрушено открытием электрона, а также явления естественного радиоактивного распада, открытого французским физиком А. Беккерелем. Значительный вклад в изучение этого явления внесли выдающиеся французские физики Мария Склодовская – Кюри и Пьер Кюри.

Естественная радиоактивность существует миллиарды лет, она присутствует буквально повсюду. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Любой человек слегка радиоактивен: в тканях человеческого тела одним из главных источников природной радиации являются калий — 40 и рубидий — 87, причем не существует способа от них избавиться.

Путем осуществления ядерных реакций при бомбардировке ядер атомов алюминия а – частицами известным французским физикам Фредерику и Ирен Кюри – Жолио в 1934 году удалось искусственно создать радиоактивные ядра. Искусственная радиоактивность принципиально ничем не отличается от естественной и подчиняется тем же законам.

В настоящее время искусственные радиоактивные изотопы получают разными способами. Наиболее распространенным является облучение мишени (будущего радиоактивного препарата) в ядерном реакторе. Возможно облучение мишени заряженными частицами в специальных установках, где частицы ускоряются до больших энергий.

Цель: выяснить в каких областях жизнедеятельности используют явление радиоактивности.

Задачи:

  • Изучить историю открытия радиоактивности.
  • Выяснить, что происходит с веществом при радиоактивном излучении.
  • Выяснить, как получить радиоактивные изотопы и где они применятся.
  • Развивать навык работы с дополнительной литературой.
  • В компьютерном исполнении выполнить презентацию материала.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.Явление радиоактивности

2.1.Открытие радиоактивности

радиоактивности

Открытие радиоактивности, наиболее яркое свидетельство сложного строения атома .

Комментируя открытие Рентгена ученые выдвигают гипотезу о том, что рентгеновские лучи испускаются при фосфоресценции независимо от наличии катодных лучей. А. Беккерель решил проверить эту гипотезу. Обернув фотопластинку черной бумагой, он положил на нее металлическую пластинку причудливой формы, покрытую слоем соли урана. Дав четырехчасовую выдержку на солнечном свете, Беккерель проявил фотопластинку и увидел на ней точный силуэт металлической фигурки. Он повторил опыты с большими вариациями, получая отпечатки монеты, ключа. Все опыты подтвердили проверяемую гипотезу, о чем Беккерель доложил 24 февраля на заседании академии наук. Однако Беккерель не прекращает опыты, готовя все новые варианты.

6 стр., 2954 слов

По физике Способы наблюдения и регистрации заряженных частиц ...

... расстояния между детекторами, магнитный анализ и другие методы, которые позволяют надёжно выделить различные частицы. Регистрация заряженных частиц основана на явлении ионизации или возбуждении атомов, которое они ... работающей в таком режиме, многократно возрастает. “Управляемость” камеры Вильсона объясняется тем, что можно обеспечить очень высокую скорость расширения газовой среды и камера ...

 открытие радиоактивности 1 открытие радиоактивности 2

Анри Беккерель Вельгельм Конрад Рентген

26 февраля 1896 года погода над Парижем испортилась и подготовленные фотопластинки с кусочками урановой соли пришлось положить в темный ящик стола до появления солнца. Оно появилось над Парижем 1 марта, и опыты можно было продолжить. Взяв пластинки, Беккерель решил их проявить. Проявив пластинки, ученый увидел на них силуэты урановых образцов. Ничего не понимая, Беккерель решил повторить случайный опыт.

2

Он уложил в светонепроницаемую коробку две пластинки, насыпал на них урановую соль, положив предварительно на одну из них стекло, а на другую – алюминиевую пластинку. Пять часов все это находилось в темной комнате, после чего Беккерель проявил фотопластинки. И что же – силуэты образцов вновь четко видны. Значит, какие – то лучи образуются в солях урана. Они похожи на Х – лучи, но откуда они берутся? Ясно одно, что связи между Х – лучами и фосфоресценцией нет.

Об этом он доложил на заседании академии наук 2 марта 1896 года, совершенно сбив с толку всех ее членов.

Беккерель установил также, что времени с течением интенсивность излучения одного и того же образца не меняется и что новое излучение способно разряжать наэлектризованные тела.

Большинство членов Парижской академии после очередного доклада Беккереля на заседании 26 марта поверили в его правоту.

радиоактивности,

Анри беккерель вельгельм конрад рентген 1Анри беккерель вельгельм конрад рентген 2

Мария Склодовская – Кюри

Радиоактивность

В 1897 году Мария занимаясь докторской диссертацией, выбрав тему для исследования – открытие Беккереля (Пьер Кюри посоветовал выбрать жене эту тему), решила найти ответ на вопрос: что является подлинным источником уранового излучения? С этой целью она решает исследовать большое количество образцов минералов и солей и выяснить, только ли уран обладает свойством излучать. Работая с образцами тория, она обнаруживает, что он, подобно урану, дает такие же лучи и примерно такой же интенсивности. Значит, данное явление оказывается свойством не только урана, и ему надо дать особое название. Уран и торий назвали радиоактивными элементами. Работа продолжалась с новыми минералами.

3

Пьер, как физик, чувствует важность работы и, оставив временно исследование кристаллов, начинает работать вместе с супругой. В результате данной совместной работы были открыты новые радиоактивные элементы: полоний, радий и др.

25 июня 1903 года в маленькой аудитории Сорбонны Мария Кюри защищает докторскую диссертацию.

12 стр., 5604 слов

Гражданское, наследственное и право собственности по Судебникам ...

... земельных споров и др. Далее идет комментарий к статьям Судебника 1497 года, содержащим нормы гражданского, наследственного и имущественного права. Ст. 54 Статья исходит из постановлений ПСГ (ст. ст. ... дьяком великого князя выдавалась полетная грамота. Полетная грамота скреплялась великокняжеской печатью. Такой по­рядок гарантировал защиту интересов, займодавцев, в пер­вую очередь купцов и ...

В ноябре 1903 года Королевское общество присудило Пьеру и Марии Кюри одну из высших научных наград Англии – медаль Дэви.

13 ноября супруги Кюри одновременно с Беккерелем получают телеграмму из Стокгольма о присуждении им троим Нобелевской премии по физике за выдающиеся открытия в области радиоактивности.

искусственной радиоактивности

Мария склодовская кюри 1

Ирен и Фредерик Кюри — Жолио, Э. Резерфордом

4

Ирен и фредерик кюри жолио 1Ирен и фредерик кюри жолио 2

Э.Резерфорд

Некоторое время спустя в результате исследования различных физических характеристик и свойств этих частиц (электрического заряда, массы и др.) удалось установить, что b – частица представляет собой электрон, а а – частица – полностью ионизированный атом химического элемента гелия (т.е. атом гелия, потерявший оба электрона).

радиоактивность

Так, например, было найдено несколько разновидностей атомов урана: с массами ядер, приблизительно равными 234 а.е.м., 235 а.е.м., 238 а.е.м. и 239 а.е.м. Причем все эти атомы обладали одинаковыми химическими свойствами. Они одинаковым образом вступали в химические реакции, образуя одни и те же соединения.

нейтронами.

поток нейтронов

5

2.2. Источники радиации

[Электронный ресурс]//URL: https://pravsob.ru/referat/radioaktivnost-kak-svidetelstvo-slojnogo-stroeniya-atomov/

семи

Первым источником, Второй источник, Третий источник, Четвертый

  • В состав красок для печати банковских чеков включают радиоактивный углерод, обеспечивающий легкую идентификацию подделанных документов.
  • Для получения краски или эмали на керамике или драгоценностях применяется уран.
  • Уран и торий используют при производстве стекла.

— Искусственные зубы из фарфора усиливаются ураном и церием. При этом — излучение на прилегающие к зубам слизистые оболочки может достичь 66 бэр/год, тогда как годовая норма для всего организма не должна превышать 0,5 бэр ( т.е. в 33 раза больше)

  • Экран телевизора излучает на человека 2-3 мбэр/год.

Пятый источник – предприятия по транспортировке и переработке радиоактивных материалов.

Шестым источником радиации являются атомные электростанции. На АЭС,

6

кроме твердых отходов, имеются также жидкие (зараженные воды из контуров охлаждения реакторов) и газообразные содержащемся в углекислом газе, используемом для охлаждения.

Седьмой источник радиоактивного излучения — это медицинские установки. Несмотря на обычность их использования в повседневной практике, опасность облучения от них намного больше, чем от всех рассмотренных выше источников и достигает иногда десятков бэр. Один из распространенных способов диагностики — рентгеновской аппарат. Так, при рентгенографии зубов — 3 бэр, при рентгеноскопии желудка — столько же, при флюорографии — 370 мбэр.

9 стр., 4277 слов

«Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц» » Мы с АГНИ

... занимает гораздо меньше времени. Земные радиоактивные источники излучения. Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли – это калий-40, рубидий-87 и изотопы двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно ... из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы, из которых в основном и состоят космические лучи. Существеннее, однако, то, что уровень ...

Что же происходит с веществом при радиоактивном излучении?, Во – первых, Во – вторых

Наличие одних и тех же химических свойств означает, что все эти атомы имеют одинаковое число электронов в электронной оболочке, а значит, и одинаковые заряды ядер.

изотопами

7

3. Получение и применение радиоактивных изотопов

естественными

искусственными

Для получения искусственных радиоактивных изотопов обычно используют ядерные реакторы и ускорители элементарных частиц. Существует отрасль промышленности, специализирующаяся на производстве таких элементов.

Впоследствии был получены искусственные изотопы всех химических элементов. Всего в настоящее время известно примерно 2000 радиоактивных изотопов, причем 300 из них – естественные.

метод меченых атомов.

3.1.Использование изотопов в медицине

Применение изотопов, одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью «меченых атомов», явилось исследование обмена веществ в организмах.

С помощью изотопов были раскрыты механизмы развития (патогенез) ряда заболеваний; их применяют также для изучения обмена веществ и диагностики многих заболеваний.

Изотопы вводят в организм человека в крайне малых количествах (безопасное для здоровья), не способных вызвать какие-либо патологические сдвиги. Кровью они неравномерно распределяются по всему организму. Излучение, возникающее при распаде изотопа, регистрируют приборами (специальными счетчиками частиц, фотографированием), расположенных вблизи тела человека. В результате можно получить изображение какого –либо внутреннего органа . По этому изображению можно судить о размерах и форме этого органа, о повышенной или пониженной концентрации изотопа в

8

различных его частях. Можно также оценить функциональное состояние (т.е. работу) внутренних органов по скорости накопления и выведения ими радиоизотопа.

Так, состояние сердечного кровообращения, скорости кроветока, изображение полостей сердца определяют с помощью соединений, включающих изотопы натрия, иода, технеция; для изучения лёгочной вентиляции и заболеваний спинного мозга применяют изотопы технеция, ксенона; макроагрегаты альбумина человеческой сыворотки с изотопом иода используют для диагностики различных воспалительных процессов в легких, их опухолей и при различных заболеваниях щитовидной железы.

 использование изотопов в медицине 1

Использование изотопов в медицине

Концентрационную и выделительную функции печени изучают при помощи краски бенгал-роз с изотопом иода, золота. Изображение кишечника, желудка получают, используя изотоп технеция, селезёнки применяя эритроциты с изотопом технеция или хрома; с помощью изотопа селена диагностируют заболевания поджелудочной железы. Все эти данные позволяют поставить правильный диагноз заболевания.

С помощью метода «меченых атомов» исследуют также различные отклонения в работе системы кровообращения, обнаруживают опухоли (поскольку именно в них накапливаются некоторые радиоизотопы).

5 стр., 2324 слов

Эколого-экономическое обоснование организации использования земель ...

... сельскохозяйственных земель; оценку экономической и экологической эффективности организации использования земель. Для оптимизации использования загрязненных радионуклидами земель целесообразно применение симплексного ... исследования При разработке вопросов обоснования организации использования сельскохозяйственных земель в условиях радиоактивного загрязнения территории применены расчетно-вариантный ...

Благодаря этому методу было обнаружено, что за сравнительно короткое время организм человека почти полностью обновляется. Исключение является лишь железо, входящее в состав крови: оно начинает усваивается организмом из пищи только тогда, когда ег запасы иссякают.

9

Важное значение при выборе изотопа имеет вопрос о чувствительности метода изотопного анализа, а также о типе радиоактивного распада и энергии излучения.

В медицине радиоактивные изотопы используются не только для диагностики, но и для лечения некоторых заболеваний, например раковых опухолей, базедовой болезни и др.

В связи с применением очень малых доз радиоизотопов лучевое воздействие на организм при радиационной диагностике и лечении не представляет опасности для пациентов.

3.2. Радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве

сельском хозяйстве

Гамма — излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов. Широкое применение получили «меченые атомы» в агротехнике. Например, чтобы выяснить, какое из фосфорных удобрений лучше усваивается растением, помечают различные удобрения радиоактивным фосфором. Исследуя затем растения на радиоактивность, можно определить количество усвоенного ими фосфора из разных сортов удобрения.

Интересное применение для определения возраста древних предметов органического происхождения (дерева, древесного угля, тканей и т. д.) получил метод радиоактивного углерода. В растениях всегда имеется бета — радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада Т=5700 лет. Он образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота под действием нейтронов. Последние же возникают за счет ядерных реакций, вызванных быстрыми частицами, которые поступают в атмосферу из космоса (космические лучи).

Соединяясь с кислородом, этот углерод образует, углекислый газ, поглощаемый растениями, а через них и животными.

Изотопы широко используются для определения физических свойств почвы

10

и запасов в ней элементов пищи растений, для изучения взаимодействия почвы и удобрений, процессов усвоения растениями питательных элементов, поступления в растения минеральной пищи через листья. Пользуются изотопами для выявления действия на растительный организм пестицидов, что позволяет установить концентрацию и сроки обработки ими посевов. Применяя метод изотопов, исследуют важнейшие биологические свойства с/х культур (при оценке и отборе селекционного материала) урожайность, скороспелость, хладостойкость.

животноводстве

3.3.Радиационная хронометрия

радиационная хронометрия

Исследования показали, что в каждом грамме углерода в любом организме за минуту происходит 16 радиоактивных бета-распадов (точнее, 15,3 ± 0,1).

По истечении 5730 лет в каждом грамме углерода будет распадаться уже только 8 атомов в минуту, через 11 460 лет — 4 атома.

Один грамм углерода из образцов молодого леса испускает около пятнадцати бета — частиц в секунду. После гибели организма пополнение его радиоактивным углеродом прекращается. Имеющееся же количество этого изотопа убывает за счет радиоактивности. Определяя процентное содержание радиоактивного углерода в органических остатках, можно определить их возраст, если он лежит в пределах от 1000 до 50000 и даже до 100000 лет.

6 стр., 2751 слов

Применение генетических методов в судебной медицине

... была определена в 1987 году в судебно-медицинской практике Великобритании, как метод судебно-медицинской экспертизы. В Южном регионе нашей страны к началу 90-х годов на базе отдела ... человека, (рис. 4) Метод исследования ГВ участков молекулы ДНК называют по-раз­ному: «геномная идентификация», «ДНК-дактилоскопия», «генотипоскопия». Присоединимся к мнению ряда авторов, считающих, что термин « ...

Число радиоактивных распадов, т. е. радиоактивность исследуемых образцов, измеряют детекторами радиоактивного излучения.

Таким образом, измерив в определенном весовом количестве материала исследуемого образца число радиоактивных распадов за минуту и пересчитав это число на грамм углерода, мы можем установить возраст объекта, из которого взят образец. Таким методом узнают возраст египетских мумий, остатков доисторических костров и т. д.

11

3.4. Применение радиоактивных

Одним из примеров может служить следующий способ контроля износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания. Облучая поршневое кольцо нейтронами, вызывают в нем ядерные реакции и делают его радиоактивным. При работе двигателя частички материала кольца попадают в смазочное масло. Исследуя уровень радиоактивности масла после определенного времени работы двигателя, определяют износ кольца. Радиоактивные изотопы позволяют судить о диффузии металлов, процессах в доменных печах и т. д. Мощное гамма-излучение радиоактивных препаратов используют для исследования внутренней структуры металлических отливок с целью обнаружения в них дефектов.

Изотопы также используются в ядерно-физической аппаратуре для изготовления счетчиков нейтронов, что позволяет увеличить эффективность счета более чем в 5 раз, в ядерной энергетике как замедлители и поглотители нейтронов.

3.5. Использование изотопов в науке

Использование изотопов в биологии привело к пересмотру прежних представлений о природе фотосинтеза, а также о механизмах, обеспечивающих усвоение растениями неорганических веществ карбонатов, нитратов, фосфатов и др. С помощью изотопов изучено перемещение популяций в биосфере и отдельных особей внутри данной популяции, миграции микробов, а также отдельных соединений внутри организма. Вводя в организмы с пищей или путём инъекций метку, удалось изучить скорость и пути миграции многих насекомых (москитов, мух, саранчи), птиц, грызунов и др. мелких животных и получить данные о численности их популяций.

физиологии и биохимии растений

физиологии и биохимии животных и человека

12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выдающиеся французские физики Мария Склодовская – Кюри и Пьер Кюри, их дочь Ирен и зять Фредерик Жолио и многие другие ученые не только внесли большой вклад в развитие ядерной физики, но были страстными борцами за мир. Они вели значительную работу по мирному использованию атомной энергии.

эра мирного атома.

В ходе работы я выяснил, радиоактивные изотопы, полученные искусственным путем, нашли широкое применение в науке, технике, сельском хозяйстве, промышленности, медицине, археологии и других областях. Это обусловлено следующими свойствами радиоактивных изотопов:

  • радиоактивное вещество непрерывно излучает определенный вид частиц и интенсивность в течение времени не меняется;
  • излучение обладает определенной проникающей способностью;
  • радиоактивность сопровождается выделением энергии;
  • под действием излучения могут происходить изменения в облучаемом веществе;
  • излучение можно зафиксировать разными способами: специальными счетчиками частиц, фотографированием и т.д.

13

4 стр., 1529 слов

Общие положения криминалистической техники

... Общие положения криминалистической техники определяют ее понятие и содержание, а также содержание составляющих этот раздел науки отраслей, источники криминалистической техники, ее связь с другими частями криминалистики и другими науками. К отраслям криминалистической техники относятся: криминалистическая ...

ЛИТЕРАТУРА

[Электронный ресурс]//URL: https://pravsob.ru/referat/radioaktivnost-kak-svidetelstvo-slojnogo-stroeniya-atomov/

1. Ф.М. Дягилев «Из истории физики и жизни ее творцов» — М.: Просвещение, 1986.

2. А.С. Енохин, О.Ф. Кабардин и др. «Хрестоматия по физике» — М.: Просвещение, 1982.

3. П.С. Кудрявцев. «История физики» — М.: Просвещение, 1971.

4. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев «Физика 11 кл.» — М.: Просвещение, 2004.

5. А.В. Перышкин, Е.В. Гутник «Физика 9 кл.» — М.: Дрофа, 2005.

6. Интернет – ресурсы.

14

Рецензия

на экзаменационный реферат по физике «Явление радиоактивности. Его значение в науке, технике, медицине».

Автор реферата: Дадаев Аслан, ученик 9 класса МОУ «Побединская СОШ» Шегарского района Томской области.

Актуальность выбранной темы автор видит в возможности использования ядерной энергии в мирных целях. Радиоактивные изотопы, полученные искусственным путем, нашли широкое применение в различных сферах научной и практической деятельности: науке, технике, сельском хозяйстве, промышленности, медицине, археологии и др.

Однако в разделе «Введение» не указана актуальность и заинтересованность автора в выбранной теме реферата.

Доступно, логически прописано открытие радиоактивности; исследования, проводимые с помощью «меченых атомов».

При определении цели и задач, автор дает представление о конечном результате. Как следствие, на мой взгляд, наблюдается раскрытие ожидаемого результата, которые прописаны в разделе «Заключение».

Оформление реферата не во всех случаях соответствует требованиям:

  • Не пронумерованы страницы;
  • Каждый раздел напечатан не с новой страницы;
  • В тексте нет ссылок на иллюстрации;
  • В разделе «Литература» не указаны сайты Интернет – ресурсов.

В целом, несмотря на незначительные недочеты в составлении и оформлении, можно сказать, что реферат «Явление радиоактивности. Его значение в науке, технике, медицине» заслуживает оценки «хорошо».

Учитель физики МОУ «Побединская СОШ»: ___________/Л.А. Гагарина/

10.05.2010г