Страница 256 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вспомните, в каком случае мы наблюдаем чёткую дифракционную картину. Благодаря какому свойству рентгеновских лучей можно исследовать пространственное расположение атомов и «увидеть» молекулярные структуры?

Вспомните, в каком случае мы наблюдаем чёткую дифракционную картину.

Чёткая дифракционная картина наблюдается тогда, когда длина волны ($\lambda$) соизмерима с размером препятствия или отверстия ($d$) или превышает его. Дифракция — это явление огибания волнами препятствий. Если размеры препятствия значительно больше длины волны ($d \gg \lambda$), то волна распространяется практически прямолинейно (в рамках геометрической оптики), и отклонения от прямолинейности незначительны. Когда же размеры препятствия становятся сравнимы с длиной волны, волна заметно огибает его, и за препятствием происходит интерференция вторичных волн, что и создаёт характерный узор из чередующихся максимумов и минимумов интенсивности — дифракционную картину.

Условие для отчётливого наблюдения дифракции:

$d \le \lambda$

Ответ: Чёткая дифракционная картина наблюдается, когда размеры препятствий соизмеримы с длиной волны или меньше её.

Благодаря какому свойству рентгеновских лучей можно исследовать пространственное расположение атомов и «увидеть» молекулярные структуры?

Исследовать пространственное расположение атомов и «увидеть» молекулярные структуры можно благодаря тому, что длина волны рентгеновских лучей очень мала и соизмерима с межатомными расстояниями в кристаллах и молекулах.

Длина волны рентгеновского излучения составляет примерно $10^{-11} – 10^{-8}$ м. Расстояния между соседними атомами в твёрдых телах как раз имеют такой же порядок величины (около $10^{-10}$ м). Из-за этого упорядоченная структура атомов в кристалле действует для рентгеновских лучей как естественная трёхмерная дифракционная решётка.

Пропуская рентгеновские лучи через исследуемый кристаллический образец, можно наблюдать явление дифракции. На фотопластинке или детекторе формируется уникальная дифракционная картина (рентгенограмма), состоящая из множества упорядоченных пятен. Анализируя положение и яркость этих пятен (этот метод называется рентгеноструктурным анализом), учёные могут математически восстановить трёхмерную структуру молекулы, то есть определить точные координаты каждого атома в пространстве.

Ответ: Благодаря свойству иметь очень короткую длину волны, соизмеримую с межатомными расстояниями, что позволяет рентгеновским лучам дифрагировать на кристаллической решётке вещества.

Почему врач, делающий рентгеновский снимок, выходит из помещения или встаёт за экран?

Решение

Врач, делающий рентгеновский снимок, выходит из помещения или встаёт за специальный экран для защиты от вредного воздействия рентгеновского излучения. Существует несколько ключевых причин для таких мер предосторожности.

1. Природа рентгеновского излучения. Рентгеновские лучи — это форма ионизирующего излучения. Они несут достаточно энергии, чтобы выбивать электроны из атомов и молекул, образуя ионы. В живых тканях этот процесс может повредить или разрушить клетки, включая жизненно важные молекулы, такие как ДНК.

2. Кумулятивный эффект. Вред от радиации имеет свойство накапливаться в организме с течением времени. Для пациента, которому делают снимок, разовая процедура несёт минимальный, оправданный диагностической необходимостью риск. Врач же или рентген-лаборант выполняет десятки таких процедур ежедневно на протяжении многих лет. Если не принимать защитные меры, суммарная (кумулятивная) доза облучения за годы работы достигнет опасных для здоровья значений. Постоянное воздействие радиации значительно повышает риск развития онкологических заболеваний (например, лейкемии), катаракты, лучевой болезни и генетических нарушений.

3. Принципы радиационной защиты. Основной принцип — минимизация дозы. Это достигается тремя способами:

• Защита временем: Сокращение времени нахождения рядом с источником излучения. Сама процедура снимка длится доли секунды.
• Защита расстоянием: Максимальное удаление от источника. Интенсивность излучения ослабевает пропорционально квадрату расстояния до источника. Поэтому выход в соседнее помещение является очень эффективной мерой.
• Защита экранированием: Использование барьеров из материалов, которые поглощают рентгеновские лучи. Специальные защитные экраны, фартуки, а также стены и двери рентгеновских кабинетов содержат свинец (Pb) или его эквиваленты (например, баритовую штукатурку). Эти плотные материалы с высоким атомным номером эффективно задерживают излучение.

Таким образом, покидая помещение или вставая за экран, врач применяет принципы защиты расстоянием и экранированием, чтобы свести к минимуму получаемую дозу облучения и сохранить своё здоровье при выполнении профессиональных обязанностей.

Ответ: Врач выходит из помещения или встаёт за экран, чтобы защитить себя от вредного ионизирующего рентгеновского излучения. В отличие от пациента, который получает малую дозу радиации однократно, медицинский работник подвергается её воздействию регулярно. Со временем дозы суммируются, что может привести к развитию тяжелых заболеваний. Поэтому для защиты здоровья врач использует экраны из поглощающих излучение материалов (например, свинца) или увеличивает расстояние до источника, выходя из кабинета.