Номер 2, страница 312 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

2. Чем отличаются $\alpha$- и $\beta$-излучение от $\gamma$-излучения?

Решение

α- и β-излучения являются корпускулярными, то есть представляют собой потоки частиц, в то время как γ-излучение имеет электромагнитную природу. Эти три вида ионизирующего излучения, возникающие при радиоактивном распаде, кардинально различаются по ряду ключевых характеристик.

1. Природа излучения

α-излучение (альфа-излучение) — это поток тяжелых, положительно заряженных α-частиц, которые являются ядрами атомов гелия ($^{4}_{2}\text{He}$). Каждая частица состоит из двух протонов и двух нейтронов.

β-излучение (бета-излучение) — это поток электронов ($e^-$) или позитронов ($e^+$), которые испускаются из атомных ядер при β-распаде. Эти частицы имеют очень малую массу по сравнению с α-частицами.

γ-излучение (гамма-излучение) — в отличие от α- и β-излучений, это не поток частиц вещества, а высокоэнергетическое электромагнитное излучение (поток фотонов, или γ-квантов). Оно не имеет массы покоя и электрического заряда.

2. Заряд и масса

α-частицы: имеют положительный заряд $q_{\alpha} = +2e$ (где $e$ — элементарный заряд) и относительно большую массу $m_{\alpha} \approx 4$ а.е.м.

β-частицы (электроны): имеют отрицательный заряд $q_{\beta} = -e$ и очень малую массу $m_{\beta} \approx 1/1836$ а.е.м.

γ-кванты: не имеют заряда ($q_{\gamma} = 0$) и массы покоя ($m_{\gamma} = 0$).

3. Проникающая и ионизирующая способность

Эти свойства напрямую связаны с природой излучений.

α-излучение: из-за большого размера и заряда обладает очень высокой ионизирующей способностью (интенсивно создает ионы на своем пути), но очень низкой проникающей способностью. Его полностью задерживает лист бумаги или несколько сантиметров воздуха.

β-излучение: имеет среднюю ионизирующую и среднюю проникающую способность. Оно проникает в ткани на несколько миллиметров и может быть остановлено тонким слоем алюминия.

γ-излучение: как нейтральное электромагнитное излучение, оно обладает низкой ионизирующей способностью, но очень высокой проникающей способностью. Для защиты от него требуются толстые слои свинца или бетона.

4. Поведение в электрическом и магнитном полях

Поскольку α- и β-частицы заряжены, их траектории отклоняются в электрических и магнитных полях. Положительно заряженные α-частицы и отрицательно заряженные β-частицы отклоняются в противоположные стороны. γ-излучение, будучи электрически нейтральным, не меняет своего направления движения в этих полях.

Ответ:

Основное отличие α- и β-излучений от γ-излучения заключается в их природе. α- и β-излучения являются потоками заряженных частиц (ядер гелия и электронов соответственно), обладающих массой, в то время как γ-излучение — это поток нейтральных фотонов (электромагнитная волна), не имеющих массы покоя. Как следствие, α- и β-излучения обладают высокой ионизирующей, но низкой проникающей способностью и отклоняются в электрических и магнитных полях. γ-излучение, наоборот, характеризуется низкой ионизирующей, но очень высокой проникающей способностью и не отклоняется в полях.