Ответьте на вопросы, страница 169 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему при внешнем облучении большую опасность представляют частицы с высокой проникающей способностью, при внутреннем облучении – частицы с высокой ионизирующей способностью?

2. Назовите частицы с высокой проникающей способностью и высокой ионизирующей способностью.

1. Почему при внешнем облучении большую опасность представляют частицы с высокой проникающей способностью, при внутреннем облучении – частицы с высокой ионизирующей способностью?

Это различие в опасности связано с местоположением источника излучения относительно тела человека и свойствами самих частиц.

При внешнем облучении источник излучения находится вне тела. Чтобы нанести вред внутренним органам, излучение должно преодолеть защитные барьеры организма, в первую очередь кожу. Частицы с низкой проникающей способностью, такие как альфа-частицы, полностью поглощаются верхним, омертвевшим слоем кожи (эпидермисом) и не достигают живых клеток. Поэтому они практически не представляют опасности при внешнем облучении. Напротив, частицы и кванты с высокой проникающей способностью, например, гамма-кванты и нейтроны, легко проходят сквозь ткани тела, ионизируя атомы и молекулы на своем пути и повреждая жизненно важные органы. Бета-частицы занимают промежуточное положение: они могут вызывать ожоги кожи, но их проникающая способность недостаточна для облучения глубоко расположенных органов.

При внутреннем облучении радиоактивное вещество попадает внутрь организма с воздухом, пищей или водой и оказывается в непосредственной близости к живым тканям и клеткам. В этом случае проникающая способность уже не играет решающей роли. Главным фактором становится ионизирующая способность — способность частицы создавать ионы на единицу длины своего пути. Частицы с высокой ионизирующей способностью, такие как альфа-частицы, теряют всю свою энергию на очень коротком участке (несколько микрометров), создавая чрезвычайно высокую плотность ионизации. Это приводит к тяжелейшим повреждениям клеток (например, разрывам обеих цепей ДНК), расположенных в непосредственной близости от источника. Частицы с низкой ионизирующей способностью (гамма-кванты) могут пролететь сквозь тело, отдав лишь малую часть своей энергии, и, следовательно, нанесут меньший локальный ущерб.

Ответ: При внешнем облучении опасны частицы с высокой проникающей способностью, так как только они могут достичь внутренних органов извне. При внутреннем облучении опасны частицы с высокой ионизирующей способностью, так как они выделяют всю свою энергию на очень малом участке, нанося максимальный ущерб окружающим клеткам.

2. Назовите частицы с высокой проникающей способностью и высокой ионизирующей способностью.

Различные виды ионизирующего излучения обладают разными сочетаниями проникающей и ионизирующей способностей.

Частицы и излучения с высокой проникающей способностью:

• Гамма-кванты ($\gamma$-кванты): это фотоны высокой энергии, не имеющие массы и заряда, поэтому они слабо взаимодействуют с веществом и могут проходить через значительные толщи материалов (например, свинец или бетон).
• Нейтроны ($\text{n}$): не имея заряда, они также слабо взаимодействуют с электронными оболочками атомов и обладают очень высокой проникающей способностью.
• Рентгеновское излучение (X-rays): также является электромагнитным излучением, как и гамма-излучение, и обладает высокой проникающей способностью, хотя обычно с меньшей энергией.

Частицы с высокой ионизирующей способностью:

• Альфа-частицы ($\alpha$-частицы): это ядра атомов гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Они имеют большой положительный заряд ($+2e$) и массу, поэтому активно взаимодействуют с электронами вещества, быстро теряя свою энергию и создавая очень плотную ионизацию. Их проникающая способность при этом очень низка (задерживаются листом бумаги).
• Тяжелые ионы и протоны ($\text{p}$): как и альфа-частицы, это массивные заряженные частицы, которые вызывают сильную ионизацию вещества на своем пути.

Бета-частицы ($\beta$-частицы, электроны или позитроны) занимают промежуточное положение: их ионизирующая способность значительно ниже, чем у альфа-частиц, но выше, чем у гамма-квантов. Соответственно, их проникающая способность выше, чем у альфа-частиц, но ниже, чем у гамма-квантов.

Ответ: Частицы с высокой проникающей способностью — это гамма-кванты и нейтроны. Частицы с высокой ионизирующей способностью — это альфа-частицы и другие тяжелые заряженные частицы (протоны, ионы).