Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

• ВСТУП
• РОЗДІЛ І .НАУКОВО-МЕТОДИЧНИЙ АНАЛІЗ ТЕМИ«ЯВИЩЕ РАДІОАКТИВНОСТІ»
• 1.1 Труднощі в засвоєнні матеріалу теми
• 1.2 Зміст фізики атомного ядра в курсі сучасної школи і вимоги до обов'язкового мінімуму змісту
• РОЗДІЛ ІІ. ВИВЧЕННЯ ПИТАНЬ РАДІОАКТИВНОГО РОЗПАДУ В ШКІЛЬНОМУ КУРСІ ФІЗИКИ
• 2.1 Відкриття радіоактивності
• 2.2 Альфа-, Бета-, Гамма-випромінювання
• 2.3 Радіоактивні перетворення
• 2.4 Закон радіоактивного розпаду
• 2.5 Ізотопи
• ВИСНОВКИ
• СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
• ДОДАТОК 1
• ДОДАТОК 2
• ДОДАТОК 3

ВСТУП

Радіоактивність - (від лат. radio - випромінюю, radius - промінь і activus - дієвий), мимовільне (спонтанне) перетворення нестійкого ізотопу хімічного елемента в інший ізотоп (зазвичай - ізотоп іншого елемента).

Про актуальність цієї теми в школі можна сперечатися дуже довго. Але в світлі останніх подій вона очевидна. Людство, протягом всієї своєї історії намагається підкорити і підпорядкувати природу. Ми навчилися добувати, переробляти і використовувати природні ресурси, але вони вичерпні, і проблема енергетики залишається одним з найважливіших пріоритетів розвитку людської цивілізації. Коли провідні країни експортери газу і нафти визнали, що ресурсів цих копалин залишилося небагато, на допомогу прийшла атомна енергетика. Але чи врятує вона Землю від глобальної нестачі енергії або погубить своїми руйнівними «побічними ефектами» невідомо, на жаль, нікому.

Історія людства рясніє великими катастрофами, війнами, трагедіями державного та всесвітнього масштабів, але які найбільші згадали б ви? Велику вітчизняну війну, цунамі, землетруси і швидше за все Чорнобильську катастрофу. Трагедія на Чорнобильській атомній станції забрала тисячі життів - число незрівнянне з втратами у ВВВ, але торкнулася багатьох країн, і десятки мільйонів людей. Тепер це Територія Відчуження, мертві міста, покинуті землі. На їх відновлення до стану придатного для життя підуть тисячі років. Зараз лише рідкісні екскурсії мають доступ у зони відносно чисті від зараження. Це, напевно, чимала етична проблема, показувати і водити екскурсії по мертвим містам, які колись були батьківщинами, рідними містами як тисяч людей, хтось у них виріс, хтось жив, хтось втратив рідних у цій катастрофі, але чи можливо зрозуміти масштаб трагедії не побачивши цього своїми очима? Може бути, хтось під враженням від побаченого вирішить присвятити життя вирішення проблем безпеки атомної енергетики.

11 березня 2011 сталася трагедія на атомній станції Фукусіма-1 в Японії. Фахівці відразу кинулися порівнювати масштаби трагедії з Чорнобилем, але тільки 11 квітня визнав, що трагедія на Фукусімі-1 вже перевершила Чорнобиль. Десятки тонн радіоактивної води потрапили у води Тихого Океану, території на десятки кілометрів навколо станції заражені. Тисячі людей загинули і за прогнозами, у найближчі роки радіація вб'є ще 420 000 людей в радіусі 200 кілометрів навколо станції. Японія пережила атомний удар Сполучених Штатів Америки в кінці Другої Світової Війни, але чи зможе вона вистояти перед «ударом мирного атома». Населення Японії складає 127 мільйонів осіб, але площа територій країни не дозволяє «законсервувати», закрити заражені території, так як це зробила СРСР за часів Чорнобильської катастрофи.

Отже, актуальність теми очевидна. Але варто згадати ще один аспект атомної енергетики. Поховання радіоактивних відходів.Франція, Англія і Росія переробляють відпрацювання ядерного палива (ВЯП), що не вирішує проблему накопичення відходів, а лише посилює її. Цей процес дозволяє виділяти з відпрацьованого палива такі ядерні матеріали, як уран і плутоній. Але переробка супроводжується побічним виробництвом гігантського кількості радіоактивних відходів: у результаті переробки тонн ВЯП утворюється понад 100 тонн відходів різного рівня активності.[8]

Будівництво декількох нових заводів з переробки ВЯП обійдеться в кілька мільярдів доларів кожен, якщо звичайно ставити на них сучасні системи безпеки, як це роблять на Заході. Таке будівництво займе кілька років, протягом яких в країну будуть звозити відходи з усього світу. Крім того, є показовою доля цього довгобуду: де гарантії, що новий амбітний проект Міністерство енергетики та вугільної промисловості, що включає в себе будівництво дорогих сховищ, заводів з переробки ядерних відходів, печей для склування відходів переробки не буде заморожений через кілька років з економічних причин? В цьому випадку утворюється звалище відходів, з якими нічого не можна буде зробити, але на безпечне зберігання яких щорічно доведеться витрачати величезну кількість грошей.

Технічна сторона проблеми така, що на сьогоднішній день Міністерство енергетики та вугільної промисловості просто не має технологій для переробки багатьох видів відпрацьованого палива. Справа в тому, що ВЯП різниться за типами реакторів. Паливо з реакторів, які були розроблені за межами Радянського Союзу (а вони часом принципово відрізняються від реакторів радянського дизайну) взагалі ніколи не перероблялося Міністерством енергетики та вугільної промисловості, а, отже, неможливо вирахувати, у скільки це обійдеться. Саму технічну можливість такої переробки ще потрібно довести. Тільки після цього можливе обговорення змін одного з найпрогресивніших екологічних законів у світі з метою ввезення іноземних ядерних відходів. А на сьогодні - це, безсумнівно, відходи, а не сировину, адже переробити їх неможливо.

У зв'язку з цим, кожна людина повинна бути хоча б умовно підкований в темі радіоактивності. Адже такими темпами скоро всю планету заполонять сховища, але якими б захищеними і екранованими вони не були радіаційний фон в цілому по планеті буде весь час зростати. Захистити себе від радіації неможливо, але знати про неї якомога більше повинні всі.[2]

Розглянемо діючі програми для вивчення радіоактивності в шкільному курсі фізики.

РОЗДІЛ І. НАУКОВО-МЕТОДИЧНИЙ АНАЛІЗ ТЕМИ «ЯВИЩЕ РАДІОАКТИВНОСТІ»

1.1 Труднощі в засвоєнні матеріалу теми

Розділ «Атомне ядро. Ядерна енергетика» - один з найважчих у навчальній фізики. Об'єктивна складність і незвичність досліджуваних явищ призводить до значних ускладнень в засвоєнні матеріалу. Специфіка навчального матеріалу розділу «Атомне ядро. Ядерна енергетика» полягає в тому, що в ньому вивчаються досить складні об'єкти - атом і атомне ядро, елементарні частинки. З труднощами стикаються і вчителі - складні явища потрібно знати і розуміти досить глибоко, щоб доступно пояснювати їх своїм учням.

У 2006/07 навчальному році був проведено тестування вчителів фізики міста Харкова по колу питань, що охоплюють явище радіоактивності (природна радіоактивність, види випромінювань, закон радіоактивного розпаду, правила зсуву). В даному тестуванні взяло участь 37 осіб. Тестування дозволило виявити найбільш складні для вчителів (і відповідно для учнів) питання теми «Явище радіоактивності». Нижче наводимо зміст тесту, в дужках вказано відсоток вибрали зазначений відповідь в якості правильного від загального числа опитаних, правильна відповідь позначена * [К. А. Коханов. Фізика атомного ядра і елементарних частинок / Фізика, 2007, № 7. С. 33].

1. Куди в Періодичній системі елементів зсувається атом, ядро якого зазнає г-розпад?

А. вліво на одну клітину;

Б. вправо на одну клітину; (4%)

В *. Нікуди не зрушується; (91%)

Г. це залежить від числа вилітають г-квантів;

Д. вліво на дві клітини.

2. Куди в Періодичній системі елементів зсувається атом, ядро якого зазнає один в - розпад?

А. вліво на одну клітину; (19%)

Б *. вправо на одну клітину; (70%)

В. нікуди не зрушується, (2%)

Г. вниз на одну клітину;

Д. вліво на дві клітини. (2%)

3. Що називають б-розпадом?

А. Будь-які реакції за участю ядер 24Не (2%)

Б *. радіоактивні перетворення ядер з випусканням б-частинок; (84%)

В. розпад ядер 24Не (2%)

Г. вірні відповіді А і В;

Д. ядерні реакції, що відбуваються тільки за рахунок сильних взаємодій. (2%)

4. З двох ізотопів більшою стабільністю володіє той, у якого:

А. більше енергія спокою; (4%)

Б. менше енергія зв'язку;

В. більше енергія зв'язку, (39%)

Г *. більше питома енергія зв'язку; (49%)

Д. менше і енергія зв'язку, і питома енергія зв'язку. (4%)

5. Закон радіоактивного розпаду має вигляд:

А *. N = N02 - T / T Ѕ; (72%)

Б. л = Т Ѕ; (2%)

В. Т Ѕ = Ln 2 / л, (7%)

Г. А = Z + N;

Д. серед запропонованих вірної відповіді немає. (11%)

6. Яке з випромінювань володіє найменшою проникаючою здатністю?А *. б-випромінювання; (91%)Б. в-випромінювання (2%)

В. г-випромінювання (2%)

Г. проникаюча здатність випромінювання залежить від джерела випромінювання;

Д. приблизно однакова.

7. У ланцюжку радіоактивних перетворень елемента в елемент міститься кілька б-і в-розпадів. Скільки всього розпадів в цьому ланцюжку?

Відповідь: 11 (7 б-розпадів і 4 в-розпаду). Слід починати розрахунок реакції з масового числа, яке може змінюватися тільки в результаті вильоту б-частинки.(26%)

У розділі 2 даної роботи вказана методика введення основних понять, явищ, законів теми «Явище радіоактивності», яка дозволить уникнути подібних помилок в учнів.

1.2 Зміст фізики атомного ядра в курсі сучасної школи і вимоги до обов'язкового мінімуму змісту

В даний час школа є одинадцятирічної при обов'язковому дев'ятирічному освіті, і фізика вивчається в 7 - 9 класах основної школи (базовий курс) і в 10 - 11 класах середньої школи (профільний курс). Базовий курс покликаний забезпечити систему фундаментальних знань основ фізичної науки та її застосувань для всіх учнів незалежно від їх майбутньої професії.

Основними принципами, покладеними в основу досліджуваних курсів (звичайно, крім основних дидактичних принципів), є принципи гуманізації, гуманітаризації і диференціації навчання.

У результаті фізика повинна постати перед учнем не тільки як основа техніки, але і як елемент культури. Диференціація навчання фізики дає можливість враховувати здібності, схильності та інтереси учнів.

Тепер в школі немає єдиної програми курсу фізики і єдиного підручника, в розпорядженні вчителя різноманітні програми та підручники. На сьогоднішній день розроблено декілька варіантів програм з фізики як для основної, так і для середньої школи, рекомендовані Міністерством освіти. Щорічно Міністерство освіти і науки молоді та спорту України стверджує комплект підручників.[11]

Документом, що визначає зміст фізичної освіти, є вимоги до обов'язкового мінімуму цього змісту.

В даний час в мінімум змісту освітніх програм усіх природничих дисциплін включаються елементарні знання про методи наукового пізнання.

Найважливіші категорії наукового пізнання: явища і факти, поняття, закони, теоретичні висновки.

Найважливіші методи наукового пізнання: спостереження, експеримент, побудова гіпотез і моделей, виведення наслідків і їх перевірка. Планування, проведення спостережень і експериментів, фіксація отриманих даних та їх систематизація у вигляді таблиць, графіків, діаграм, інтерпретація отриманих результатів та формулювання теоретичних висновків.

Експериментальні факти як основа для висунення і перевірки правильності гіпотез, побудова моделей процесів і об'єктів природи.

У обов'язковий мінімум змісту освітньої галузі «Фізика» за освітнім компоненту « Атомне ядро. Ядерна енергетика »увійшли перераховані нижче категорії наукового пізнання Атом і атомне ядро. Дослід Резерфорда. Ядерна модель атома. Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання. Активність радіонуклідів. Ядерна енергетика. Розвиток ядерної енергетики в Україні. Екологічні проблеми ядерної енергетики.

Все вищевикладене свідчить про суттєве освітньому, виховному і розвиваючому аспектах даного розділу фізики і визначає те серйозну увагу, що має бути приділено формуванню основних понять і законів фізики атомного ядра в основний і середній школі.

РОЗДІЛ ІІ. ВИВЧЕННЯ ПИТАНЬ РАДІОАКТИВНОГО РОЗПАДУ В ШКІЛЬНОМУ КУРСІ ФІЗИКИ

2.1 Відкриття радіоактивності

Ще в лютого 1896 р. А. Беккерель демонстрував дію флюоресцируючого сірчистого цинку на фотопластинку, загорнуту в чорний папір. Беккерель вирішив використовувати солі урану. Він взяв з колекції мінералів свого батька подвійний сульфат уранілу калію. Обернувши фотопластинку чорним папером, він поклав на неї металеву пластинку химерної форми, покриту шаром уранової солі, і виставив на кілька годин на яскраве сонячне світло. Після прояви пластинки на ній було чітко видно зображення металевої фігури, тієї самої фігури, яка покривалася до досвіду сіллю урану. Повторні досліди Беккереля дали аналогічний результат, і 24 лютого 1896 він доповів академії про результати дослідів. Здавалося, що гіпотеза Пуанкаре повністю підтверджується. Але обережний Беккерель вирішив поставити контрольні досліди. До кінця лютого він приготував нову платівку. Але погода була похмурою і залишалася такою до 1 березня. Ранок 1 березня було сонячним, і досліди можна було відновити. Беккерель вирішив, однак, проявити платівки, лежали кілька днів в темному шафі. На виявлених пластинках чітко окреслилися силуети зразків мінералів, що лежали на непрозорих екранах платівок. Мінерал без попереднього освітлення випускав невидимі промені, що діяли на фотопластинку через непрозорий екран. Беккерель негайно ставить повторні досліди. Виявилося, щo солі урану самі по собі без будь-якого зовнішнього впливу випускають невидимі промені, засвічує фотопластинку і проходять через непрозорі шари. 2 березня Беккерель повідомив про своє відкриття. Хочеться відразу відзначити про різницю у вивченні відкриття радіоактивності в різних підручниках. Мякишев, розповідає про досліди та спостереження Беккереля і далі розповідає про досліди подружжя Кюрі, Марії та П'єра, яких можна вважати вченими відкрили радіоактивність, і дали їй цю назву. Крім того, в підручнику дається довідка-виноска про саму Марії Склодовської-Кюрі.

Природно було спробувати виявити, не володіють чи здатністю до мимовільного випромінювання інші хімічні елементи, крім урану. У 1898 р. Марія Склодовська-Кюрі у Франції та інші вчені виявили випромінювання торію. Надалі головні зусилля в пошуках нових елементів були зроблені Марією Склодовської-Кюрі і її чоловіком П'єром Кюрі. Систематичне дослідження руд, що містять уран і торій, дозволило їм виділити новий, невідомий раніше хімічний елемент - полоній, названий так на честь батьківщини Марії Склодовської-Кюрі - Польщі. Нарешті, було відкрито ще один елемент, який дає дуже інтенсивне випромінювання. Його назвали радієм (тобто променистим). Саме ж явище самовільного випромінювання було названо подружжям Кюрі радіоактивністю.Радій має відносну атомну масу, рівну 226, і займає в таблиці Д. І. Менделєєва клітку під номером 88. До відкриття Кюрі ця клітина пустувала. За своїми хімічними властивостями Радій належить до лужноземельних елементів.Згодом було встановлено, що всі хімічні елементи з порядковим номером більше 83 є радіоактивними. У підручнику Л. І. Анциферова про досліди Кюрі згадується побіжно і навіть практично неможливо зрозуміти, який внесок вони внесли в науку. [У 1898р французькі фізики М. Склодовська-Кюрі і П. Кюрі виявили радіоактивність Торію і відкрили два нових радіоактивних елементи - Полоній і Радій] Найкращий розповідь про відкриття радіоактивності, на мій погляд, наведено в підручнику Л.Е. Генденштейн. Будь-яка наука стає цікавіше, якщо в ній приводити порівняння, адже для школярів непоказовими і незрозумілі цифри наведені у фізичних величинах. Хотілося б відзначити ще не маловажливий факт, ні в одному з розглянутих мною підручнику немає таблиці Менделєєва. Всі автори посилаються на номери елементів [елементи з порядковим номером більше 83 є радіоактивними], для наочності таблиці не вистачає[1].

2.2 Альфа-, Бета-, Гамма-випромінювання

Класичний досвід, що дозволив виявити складний склад радіоактивного випромінювання, полягав у наступному. Препарат Радію поміщали на дно вузького каналу в шматку свинцю. Проти каналу знаходилася фотопластинка. На виходило з каналу випромінювання діяло сильне магнітне поле, лінії індукції якого, перпендикулярні променю. Вся установка розміщувалася в вакуумі. (Додаток 2)У відсутність магнітного поля на фотопластинці після прояву виявлялося одне темна пляма точно навпроти каналу. У магнітному полі пучок розпадався на три пучки. Дві складові первинного потоку відхилялися в протилежні сторони. Це вказувало на наявність у цих випромінювань електричних зарядів протилежних знаків. При цьому негативний компонент випромінювання відхилявся магнітним полем набагато сильніше, ніж позитивний. Третя складова не відхилялася магнітним полем. Позитивно заряджений компонент отримав назву альфа-променів, негативно заряджений - бета-променів і нейтральний гамма-променів. Ці три види випромінювання дуже сильно відрізняються один від одного по проникаючої здатності, по тому, наскільки інтенсивно вони поглинаються різними речовинами. Найменшою проникаючою здатністю володіють-промені. Шар паперу товщиною близько 0,1 мм для них вже непрозорий. Якщо прикрити отвір у свинцевій пластинці листочком паперу, то на фотопластинці не виявиться пляма, відповідне випромінювання. Набагато менше поглинаються при проходженні через речовину-промені. Алюмінієва пластинка повністю їх затримує тільки при товщині в кілька міліметрів. Найбільшою проникаючою здатністю володіють-промені. Інтенсивність поглинання-променів збільшується зі збільшенням атомного номера речовини-поглинача. Але й шар свинцю товщиною в 1 см не є для них непереборною перешкодою. При проходженні-променів через такий шар свинцю їх інтенсивність зменшується лише вдвічі. Фізична природа б-, в- і г-променів, очевидно, різна. Далі в параграфі розглядається, кожен вид випромінювання окремо і досвід Резерфорда, за допомогою якого він довів, щоб-промені - це ядра атомів гелію. Експериментально було доведено, що в - випромінювання являє собою потік електронів різної швидкості, а г -промені - електромагнітні хвилі, схожі з рентгенівськими променями, але з набагато більш високою проникаючою здатністю. В даному параграфі, не розглядається подання видів розпадів за допомогою рівнянь. У той час як Касьянов, Анциферов і Гейденштейн досить докладно загострюють на цьому увагу.[13]

1) б-розпад;

2) в розпад;

3) г -розпад.

2.3 Радіоактивні перетворення

Після вивчення самого явища випромінювання радіоактивним тілом, виникає питання: що ж відбувається з самим речовиною при радіоактивному випромінюванні? Це пропонує вивчити Мякишев. У свою чергу інші відразу переходить до закону радіоактивного розпаду, не згадуючи правило зміщення, сформульоване вперше Содді: при б-розпаді ядро втрачає позитивний заряд 2е і маса його зменшується приблизно на чотири атомні одиниці маси. В результаті елемент зміщується на дві клітини до початку періодичної системи. Символічно це можна записати так:

.

Літерою X позначено хімічний символ ядра, яке розпадається (часто його називають материнським), літерою Y -- хімічний символ ядра, яке утворюється (дочірнього). Наприклад, для альфа-розпаду Радію маємо:



Після в -розпаду елемент зміщується на одну клітку ближче до кінця періодичної системи. Символічно можна записати:

.

Правила, за допомогою яких можна встановити масове число і заряд нового елемента, що виникає внаслідок альфа-або бета-перетворення, дістали назву правил зміщення.

Явище гамма-випромінювання полягає в тому, що ядро випускає гамма-квант без зміни заряду (порядкового номера елемента Z) і масового числа А.

Зрозуміло, що коли за одним альфа-перетворенням відбувається підряд два бета-перетворення, то кінцевий продукт їх має повернутися в те саме місце в Періодичній системі, де містився вихідний елемент, маючи масове число на 4 одиниці менше.

2.4 Закон радіоактивного розпаду

Після відкриття радіоактивного випромінювання Е. Резерфорд разом зі своїм співробітником англійським фізиком Ф. Содді у працях «Причина і природа радіоактивності» (1902), «Порівняльне вивчення радіоактивності радію і торію» (1903), «Радіоактивне перетворення» (1903) та інших запропонували теорію радіоактивного розпаду, згідно з якою радіоактивність є наслідком самовільного перетворення елементів, що супроводжується випромінюванням, енергія якого береться з самого атома. Ними був знайдений закон спонтанного радіоактивного розпаду, який аналітично записують так:



де N0 - вихідна кількість атомів радіоактивного елемента в момент t =0,

л - стала радіоактивного розпаду, N - кількість атомів у тому самому об'ємі, які розпадаються за час t. [7, c.156]

Іншими словами, відносна кількість радіоактивної речовини, що перетворюється в одиницю часу, є величина стала. Резерфорд і Содді назвали її радіоактивною сталою і висловили думку, що всякий радіоактивний процес є перетворення елементів. На основі цих робіт вони прийшли до двох фундаментальних висновків. По - перше, передбачили існування нових радіоактивних елементів, які можуть бути виявлені за їх радіоактивністю, навіть якщо вони є в нескінченно малих кількостях. Це передбачення Резерфорда і Содді блискуче виправдалось, а розроблені ними і подружжям М. Складовською - Кюрі та П. Кюрі методи радіохімії стали могутнім знаряддям у відкритті нових елементів. По - друге, Резерфорд і Содді вперше підрахували енергію б - частинок,випромінюваних радієм, і прийшли до висновку, що вона в мільйони разів перевищує енергію будь - якого молекулярного перетворення.[8, c.178]

Таким чином, важливі відкриття В. Рентгена і А. Беккереля, фундаментальні дослідження явища радіоактивності, виконані подружжям Кюрі, сформульована Е. Резерфордом і Ф. Содді теорія радіоактивного розпаду, поряд з іншими відкриттями у фізиці кінця ХІХ - початку ХХ ст., зробили революційний переворот в уявленнях про атом. Атом став розглядатись як досить складне утворення, здатне до змін і перетворень. І перед фізикою постало нове важливе завдання - з'ясувати внутрішню структуру атома.

Радіоактивні ряди -- послідовність елементів при радіоактивному розпаді. В природі відомо 4 ряди:

--

--

--

--

Період піврозпаду(Т) - час, протягом якого розпадається, половина наявних радіоактивних атомів. Наприклад:

Математична формула закону радіоактивного розпаду:

Закон радіоактивного розпаду: за одиницю часу з наявної кількості радіоактивних ядер, завжди розпадається певна їх частина, яку позначають через л і називають сталою розпаду даного радіоактивного елемента.

Середній час життя радіоактивних атомів

.

звідки

.

Активність радіоактивної речовини -- це кількість ядер, які розпалися за секунду. Одиниці вимірювання -- 1 Бк (Беккерель)

.

Закон радіоактивного розпаду справедливий як для кількості ядер, так і для маси радіоактивного препарату

.

Графік числа розпадів в секунду в залежності від часу наведено у Додатку 2

Варто зазначити, що виведення цієї формули у всіх підручниках проводиться однаково, тому як існує єдиний підхід до поняття закону радіоактивного розпаду.[3]

Після виведення формули підручники різко відрізняються, найвдалішим продовженням параграфа варто вважати підхід Касьянова. Далі в параграфі він розглядає Активність радіоактивної речовини - число розпадів радіоактивних ядер за 1сі радіоактивні серії. Варто зауважити, що природний радіоактивний розпад конкретного ізотопу може бути окремою ланкою довгої послідовності (серії) ядерних перетворень. На це звертає увагу Касьянов, але не сказано в інших підручниках. А адже це важливо для поняття теми і засвоєння теми Атомної Енергетики. Чому радіоактивні відходи Атомної енергетики і чому існує стільки проблем і складнощів їх утилізації. Крім того, знаючи радіоактивні серії і періоди напіврозпаду елементів, можна визначати вік порід, мінералів і слідів древніх культур.

2.5 Ізотопи

В результаті спостереження величезного числа радіоактивних перетворень поступово з'ясувалося, що існують речовини, абсолютно тотожні за своїми хімічними властивостями, але мають абсолютно різні радіоактивні властивості (тобто розпадаються по-різному). Їх ніяк не вдавалося розділити усіма відомими хімічними способами. На цій підставі Содді в 1911 р. Висловив припущення про можливість існування елементів з однаковими хімічними властивостями, але розрізняються в інших відносинах, зокрема своєї радіоактивністю. Ці елементи потрібно поміщати в одну і ту ж клітку періодичної системи Менделєєва. Содді назвав їх ізотопами (тобто займають однакові місця. Поняття ізотопу досить важливо в темі і взагалі, але інші автори підручників не приділяють цьому уваги. Анциферов і Генденштейн пропонують відразу перейти до Ядерним реакцій, не торкаючись поняття ізотопів взагалі. У той час, як фізичні властивості ізотопів істотно відрізняються і про це необхідно розповісти. У ізотопів заряди атомних ядер однакові, тому число електронів в оболонках атомів і, отже, хімічні властивості ізотопів однакові. Але маси ядер різні. Причому ядра можуть бути як радіоактивними, так і стабільними. Різниця властивостей радіоактивних ізотопів пов'язано з тим, що їх ядра мають різну масу. В даний час встановлено існування ізотопів у всіх хімічних елементів. Деякі елементи мають тільки нестабільні (тобто радіоактивні) ізотопи. Ізотопи є у самого важкого з існуючих в природі елементів урану (відносні атомні маси 238, 235 тощо) і у самого легкого - водню (відносні атомні маси 1, 2, 3).

Існування ізотопів доводить, що заряд атомного ядра визначає не всі властивості атома, а лише його хімічні властивості і ті фізичні властивості, які залежать від периферії електронної оболонки, наприклад розміри. Маса ж атома і його радіоактивні властивості не визначаються порядковим номером в таблиці Менделєєва. Істотно, що при точному вимірюванні відносних атомних мас ізотопів з'ясувалося, що вони близькі до цілих числах. Атомні маси хімічних елементів іноді сильно відрізняються від цілих чисел. Так, відносна атомна маса хлору дорівнює 35,5. Це означає, що в природному стані хімічно чиста речовина є сумішшю ізотопів в різних пропорціях. Цілочисельність (наближена) відносних атомних мас ізотопів дуже важлива для з'ясування будови атомного ядра.[12]

ВИСНОВКИ

Метою роботи було розглянути методику вивчення радіоактивного розпаду в курсі фізики.

В роботі було проведено аналіз шкільної програми із фізики як у типовому класі, так і у класі із поглибленим вивченням фізики та дано рекомендації щодо формування програми, яка передбачає поглиблене вивчення питань радіоактивного розпаду і зокрема явища радіоактивності.

У роботі розглянуто основні питання радіоактивності, дано визначення радіоактивного розпаду. Розглянуто основні типи елементарних частинок та радіоактивні розпади, які можна використати для проведення як демонстраційного експерименту так і для проведення лабораторної роботи. Дано методику викладання матеріалу по основних питаннях радіоактивності в випускному класі.

В зв'язку із широким використанням джерел радіоактивного випромінювання у техніці та народному господарстві, та враховуючи наслідки радіоактивного забруднення територій після аварії на Чорнобильській АЕС поглиблене вивчення питань радіоактивності має велике практичне значення для підвищення рівня «радіаційної освіти» учнів та формування навиків поводження в різних ситуаціях.

Підручники Божинової і Коршака рекомендовані Міністерством освіти, Сиротюк і Генденштейн допущені. Підручник Божинової дуже хороший, пояснення зрозумілі, добре підібраний матеріал. Підручник Генденштейна «сухий» чіткі викладки по темам, всі картинки представлені всього лише схематичними малюнками, підручник не цікавий, містить дуже мало цікавих школяру фактів, читати його просто важко. Коршак у своєму підручнику часто упускає дуже важливі факти, але при цьому підручник великий. При розгляді теми, автор зачіпає цікаві факти, і близькі до теми поняття. Підручник рясніє красивими кольоровими ілюстраціями, що, безсумнівно, додає інтерес до фізики. Оповідання Генденштейна сумбурно, в одному пункті він намагається розповісти дуже багато, і вивчення виходить поверхневим. Важливі речі виділені і читати підручник цікаво, що безсумнівний плюс. Але в будь-якому випадку, при вивченні фізики в школі, вчитель повинен вибрати один підручник, але при цьому цілком може брати інформацію і з інших джерел.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

радіоактивний розпад атомний шкільний

1. http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D1%96%D0%BE%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%96%D1%81%D1%82%D1%8C

2. Білий М.У. Атомна фізика / М. У. Білий. - К.: Вища школа, 1977.- 396 с.

3. Божинова Ф. Я. Фізика. 9 клас: Підручник для загальноосвіт. навч. закладів / Ф. Я. Божинова, М. М. Кірюхін, О. О. Кірюхіна.-- Х.: Видавництво « Ранок», 2009.-- 224 с.: іл.

4. Бугайов О. І. Вивчення атомної та ядерної фізики в школі. Посібник для вчителів / О. І. Бугайов. - К.: Радянська школа, 1982. - 158 с.

5. Генденштейн Л. Э., Дик Ю. И. . Физика. 11кл./ Л. Э. Генденштейн, Ю. И. Дик - М.: Илекса, 2007.- 319с.

6. Гладков К.А. Атом от А до Я / К.А. Гладков.- М.: Атомиздат, 1966.- 170 с.

7. Касьянов В. А. Физика. 11 кл./ В. А. Касьянов.-М.: Дрофа, 2001.- 416 с

8. Кордун Г.Г. Історія фізики. Навчальний посібник [для пед. ін-тів і ун-тів] / Г.Г. Кордун. - К.: Вища школа, 1980. - 336 с.

9. Кудрявцев П. І. Розвиток атомної фізики (1918 - 1925) / П. І. Кудрявцев. - К.: Вища школа, 1988 - 361 с.

10. Манолов К. Биография атома. Атом от Кембриджа до Хиросимы / К. Манолов, В. Тютюнник. - М.: Мир, 1985 - 246 с.

11. Мастропас З. Г.,. Синдеев Ю. Г. Физика: Методика и практика преподавания./ З. Г. Мастропас, Ю. Г. Синдеев.-Ростов н / Д.: Феникс. 2002,- 288 с.

12. Мякишев Г. Я,. БуховцевБ. Б. Физика. 11 кл./ Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев - М.: Просвещение, 2004. - 319 с.

13. Спасский Б. И. Историяфизики. Ч. ІІ / Б. И. Спасский. - М.:Высшая школа, 1977.- 309 с.

14. Сукманська Н. Відкриття, якого не чекали / Н. Сукманська // Наука і суспільство. - 1981. - №9 - с. 12 - 15.

15. Сущенко С. С. Ядерна фізика в запитаннях і відповідях / С. С. Сущенко. - Х.: Основа, 2010. - 144 с. - (Б - кажурнала «Фізика в школах України», Вип. 1(73).

ДОДАТОК 1

Роздатковий матеріал

І. Правила зміщення Ф. Содді для радіоактивного випромінювання.

Задача 1

Закінчити запис розкладу:

1.

ІІ. Закон радіоактивного розпаду

Задача 1

Дано: t=11.4 діб	Кількість радіоактивного радону зменшилася у 8 разів за 11,4 діб. Визначити період пів розряду радона?
Т-?

Задача2

Дано: Т=3,8 діб	Період піврозпаду (радон) дорівнює 3,8 діб. Через який час маса радона зменшиться в 4 рази?
t-?

Задача 3

Дано: T= 1620 р	Період піврозпаду , становить 1620 р. Обчислити постійну радіоактивного розпаду.

Задача 4

Дано: t= 810 діб	Маса радіоактивного срібла зменшилася у 8 разів за 810 діб. Визначте період піврозпаду радіоактивного Аргентуму.
Т-?

Задача 5

Дано: Т=2 доби T= 3 доби	Скільки радіоактивної речовини залишиться за масою через 3 доби, якщо на початку було 0,1 кг. Період піврозпаду речовини дорівнює 2 доби
m-?

Задача 6

Дано: t=	Скільки % від початкового радіоактивного елемента розпадається за час, що дорівнює середньому часу життя ядер даного елемента.
-?

ДОДАТОК 2

Залежність числа розпадів в секунду від часу для одного з радіоактивних препаратів

Розкладання пучка радіоактивного випромінювання на складові



Принципова схема АЕС

Радіоактивний розпад



Перетворення Урану

ДОДАТОК 3

Історична довідка

Склодовська-Кюрі Марія (1867 - 1934) - фізик і хімік. Народилася в Польщі, в родині вчителя, працювала у Франції. Вона - перша жінка-професор Паризького університету. Марія Склодовська-Кюрі спільно з чоловіком П. Кюрі відкрила нові радіоактивні елементи полоній і радій і досліджувала їх властивості. Вона розробила класичний метод обробки та аналізу уранових руд, протягом ряду років досліджувала властивості радіоактивних випромінювань, їх дія на живі клітини і т. Д. Марія Склодовська-Кюрі двічі отримувала Нобелівську премію з фізики та хімії.

Беккерель (Becquerel) Антуан Анрі (15 грудня 1852, Париж - 25 серпня 1908, Ле-Круазік, Бретань, Франція), французький фізик, син Олександра Едмона Беккереля. Відкрив (1896) природну радіоактивність солей урану. Професор Паризького національного природничо музею (1892) і Політехнічної школи (1895). Нобелівська премія (1903, спільно з П. Кюрі і М. Склодовської-Кюрі).

Ганс Вільгельм Гейгер, (нім. HansGeiger, 30 вересня 1882 - 24 вересня 1945, Потсдам) - німецький фізик, першим створив детектор альфа-частинок та інших іонізуючих випромінювань. Отримавши в 1906 році ступінь доктора наук в університеті Ерлангена (Німеччина), він побудував перший лічильник заряджених частинок, різновид якого надалі застосовувалася в експериментах по визначенню будови атома. У 1925 році, прийнявши запрошення бути викладачем в університеті Кіля, спільно з Вальтером Мюллером модернізує лічильник часток. Збільшена чутливість лічильника, стало можливим виявлення бета-частинок і іонізуючих електромагнітних фотонів. В університеті в Тюбінгені вперше спостерігав за потоком космічних променів; продовжував займатися штучної радіоактивністю, ядерним розпадом.

Енріко Фермі народився 29 вересня 1901 року в Римі. У 1922 році він закінчив одночасно Пізанський університет і Пізанську вищу школу. А з наступного року почалася його дослідницька і викладацька діяльність. Ця робота послужила фундаментом так званої статистики Фермі - Дірака, яка пояснювала поведінку електронів в твердих тілах, а також багато явищ в самих різних розділах фізики - від ядерної фізики до астрофізики. У 1934 році Фермі відкрив штучну радіоактивність елементів, що опромінюються нейтронами, висловив ідею отримання таким способом трансуранових елементів. Ці роботи поклали початок розвитку нейтронної фізики. У 1938 році Фермі емігрував в США. В цьому ж році він був удостоєний Нобелівської премії за відкриття штучної радіоактивності і створення теорії сповільнення нейтронів. У грудні 1942 Фермі вперше вдалося здійснити ядерну ланцюгову реакцію в побудованому ним першому в світі ядерному реакторі, де в якості сповільнювача нейтронів використовувався графіт, як пальне - уран. Останні роки життя вчений займався фізикою високих енергій.

Размещено на Allbest.ru