Номер 2, страница 158 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. Назовите основные свойства $\alpha$-, $\beta$- и $\gamma$-лучей.

α-лучи

Альфа-лучи (α-лучи) представляют собой поток положительно заряженных частиц, которые являются ядрами атомов гелия ($^{4}_{2}He$). Каждая α-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Из-за этого они обладают значительной массой и положительным зарядом, равным двум элементарным зарядам ($+2e$).

Основные свойства α-лучей:

1. Высокая ионизирующая способность. Проходя через вещество, α-частицы активно взаимодействуют с атомами, выбивая из них электроны и создавая большое количество ионов. Это их наиболее характерное свойство.

2. Низкая проникающая способность. Из-за большой массы и заряда α-частицы быстро теряют свою энергию при столкновениях. Пробег α-частиц в воздухе составляет всего несколько сантиметров, а в твердых телах (например, в бумаге или в верхнем слое кожи) – доли миллиметра. Лист бумаги полностью их задерживает.

3. Отклонение в электрических и магнитных полях. Как и любые заряженные частицы, α-частицы отклоняются в электрическом и магнитном полях. Направление отклонения соответствует положительному заряду.

4. Скорость. Скорость α-частиц составляет примерно 5-7% от скорости света (около $2 \times 10^7$ м/с).

Ответ: α-лучи – это поток ядер гелия ($^{4}_{2}He$) с зарядом $+2e$, обладающий очень высокой ионизирующей способностью, но очень низкой проникающей способностью (задерживаются листом бумаги) и отклоняющийся в электромагнитных полях.

β-лучи

Бета-лучи (β-лучи) – это поток электронов ($e^−$) или позитронов ($e^+$), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер. Чаще всего под β-лучами понимают поток электронов. Эти частицы имеют малую массу (масса электрона) и несут один элементарный отрицательный заряд ($-e$).

Основные свойства β-лучей:

1. Средняя ионизирующая способность. Ионизирующая способность β-частиц примерно в 100 раз меньше, чем у α-частиц, но значительно больше, чем у γ-лучей.

2. Средняя проникающая способность. β-частицы способны проходить в воздухе расстояние до нескольких метров. Для их задержания требуется слой алюминия толщиной в несколько миллиметров. Они могут проникать в ткани организма на глубину до 1-2 см.

3. Отклонение в электрических и магнитных полях. Будучи заряженными частицами, β-частицы отклоняются в полях. Так как их заряд отрицателен (для электронов), они отклоняются в сторону, противоположную α-частицам. Из-за малой массы они отклоняются значительно сильнее, чем α-частицы при той же напряженности поля.

4. Скорость. Скорость β-частиц может быть очень высокой и достигать значений, близких к скорости света (до $0.99c$). Энергетический спектр β-частиц является непрерывным.

Ответ: β-лучи – это поток быстрых электронов ($e^−$) с зарядом $-e$, обладающий средней ионизирующей и средней проникающей способностью (задерживаются слоем алюминия) и сильно отклоняющийся в электромагнитных полях.

γ-лучи

Гамма-лучи (γ-лучи) – это вид электромагнитного излучения с очень короткой длиной волны (менее $10^{-10}$ м) и, соответственно, очень высокой энергией. Это поток высокоэнергетических фотонов (γ-квантов).

Основные свойства γ-лучей:

1. Низкая ионизирующая способность. γ-кванты не имеют заряда, поэтому они ионизируют вещество косвенно, через вторичные электроны, которые образуются в результате фотоэффекта, комптоновского рассеяния или образования электрон-позитронных пар. Их ионизирующая способность в 1000-10000 раз меньше, чем у α-частиц.

2. Очень высокая проникающая способность. γ-лучи могут проходить через значительные толщи вещества. Для их ослабления требуются толстые слои тяжелых материалов, таких как свинец (десятки сантиметров) или бетон (метры). Это делает их наиболее опасным видом излучения при внешнем облучении.

3. Отсутствие отклонения в электрических и магнитных полях. Поскольку γ-кванты являются электрически нейтральными частицами (фотонами), они не изменяют свою траекторию в электрических и магнитных полях.

4. Скорость. Как и любое электромагнитное излучение, γ-лучи распространяются в вакууме со скоростью света ($c \approx 3 \times 10^8$ м/с).

Ответ: γ-лучи – это высокоэнергетическое электромагнитное излучение (поток фотонов), не имеющее заряда и массы покоя, обладающее низкой ионизирующей, но очень высокой проникающей способностью (задерживаются толстым слоем свинца или бетона) и не отклоняющееся в электромагнитных полях.