Номер 11.41, страница 216 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Ультрафиолетовое и рентгеновское излучение - номер 11.41, страница 216.

Условие.

11.41. Почему рентгеновскую плёнку хранят в свинцовой коробке, а при съёмке её помещают в алюминиевую кассету?

Решение.

Различие в использовании свинцовой коробки для хранения и алюминиевой кассеты для съёмки рентгеновской плёнки обусловлено принципиально разным взаимодействием этих материалов с рентгеновским излучением, что связано с их атомной структурой и плотностью.

Почему рентгеновскую плёнку хранят в свинцовой коробке. Рентгеновская плёнка очень чувствительна к ионизирующему излучению. Даже естественный радиационный фон или случайное облучение могут вызвать её засветку (вуалирование), что сделает плёнку непригодной для использования. Чтобы этого избежать, плёнку необходимо хранить в контейнере, который надёжно защищает её от внешних излучений. Свинец (Pb) является тяжёлым металлом с высоким атомным номером ($Z=82$) и большой плотностью. Способность вещества поглощать рентгеновское излучение сильно зависит от его атомного номера — чем он выше, тем эффективнее поглощение. Поэтому свинцовая коробка служит надёжным экраном, который эффективно поглощает проникающую радиацию и защищает плёнку от нежелательной засветки во время хранения.

Почему при съёмке её помещают в алюминиевую кассету. Во время рентгеновской съёмки ситуация прямо противоположная: необходимо, чтобы рентгеновские лучи, прошедшие через исследуемый объект (например, тело пациента), беспрепятственно попали на плёнку и сформировали на ней изображение. Кассета, в которую помещают плёнку, должна защищать её от видимого света (к которому она также чувствительна), но при этом быть максимально "прозрачной" для рентгеновского излучения. Алюминий (Al) — это лёгкий металл с низким атомным номером ($Z=13$). Из-за этого он очень слабо поглощает рентгеновские лучи в диагностическом диапазоне энергий. Таким образом, алюминиевая кассета защищает плёнку от видимого света и механических повреждений, но не мешает рентгеновским лучам формировать на ней изображение.

Ответ: Рентгеновскую плёнку хранят в свинцовой коробке, потому что свинец, как тяжёлый металл, хорошо поглощает фоновое ионизирующее излучение, защищая плёнку от засветки. При съёмке плёнку помещают в алюминиевую кассету, потому что алюминий, как лёгкий металл, практически не поглощает рентгеновские лучи, позволяя им сформировать изображение, но при этом защищает плёнку от видимого света.