Номер 73.25, страница 250 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 73. Радиоактивный распад. Глава 10. Квантовые явления - номер 73.25, страница 250.

73.25 [1678] Какой из трёх видов радиоактивного излучения — $\alpha$, $\beta$, $\gamma$ — обладает наибольшей проникающей способностью; наибольшей ионизирующей способностью?

Наибольшая проникающая способность

Проникающая способность характеризует способность излучения проходить сквозь вещество. Эта способность обратно пропорциональна тому, насколько интенсивно излучение взаимодействует с атомами вещества на своем пути.

• $\alpha$-излучение состоит из тяжелых, положительно заряженных частиц (ядер атома гелия). Из-за большого заряда ($+2e$) и массы они очень активно взаимодействуют с электронами и ядрами атомов среды, быстро теряют энергию и, как следствие, имеют наименьшую проникающую способность. Пробег $\alpha$-частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, а в твердых телах — микроны. Их может полностью задержать лист бумаги.

• $\beta$-излучение — это поток электронов или позитронов. Эти частицы намного легче $\alpha$-частиц и имеют меньший заряд ($-e$ или $+e$). Они взаимодействуют с веществом менее интенсивно, поэтому их проникающая способность значительно выше, чем у $\alpha$-частиц. Для их поглощения требуется слой алюминия толщиной несколько миллиметров.

• $\gamma$-излучение представляет собой поток высокоэнергетических фотонов (квантов электромагнитного поля). $\gamma$-кванты не имеют массы покоя и электрического заряда. Поэтому они слабо взаимодействуют с веществом, проходя через него на большие расстояния, пока не произойдет случайное событие взаимодействия (фотоэффект, комптоновское рассеяние или рождение пар). В результате $\gamma$-излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Для защиты от него используют толстые слои свинца или бетона.

Ответ: наибольшей проникающей способностью обладает $\gamma$-излучение.

Наибольшая ионизирующая способность

Ионизирующая способность — это способность излучения создавать ионы (заряженные частицы) при прохождении через вещество. Она определяется количеством пар ионов, которые частица создает на единицу длины своего пути.

• $\alpha$-излучение из-за своего большого заряда и относительно низкой скорости очень эффективно выбивает электроны из атомов среды. На коротком пути своего пробега $\alpha$-частица создает очень плотный трек из ионов, производя десятки тысяч ионных пар. Таким образом, $\alpha$-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью.

• $\beta$-излучение, состоящее из более легких и быстрых частиц с меньшим зарядом, ионизирует вещество менее эффективно, чем $\alpha$-излучение. Плотность ионизации вдоль трека $\beta$-частицы примерно в 100-1000 раз меньше, чем у $\alpha$-частицы с той же энергией.

• $\gamma$-излучение само по себе не ионизирует вещество напрямую, так как $\gamma$-кванты не имеют заряда. Ионизация происходит опосредованно: $\gamma$-квант передает свою энергию одному из электронов атома, который, в свою очередь, начинает двигаться и ионизировать другие атомы. Поскольку такие взаимодействия происходят редко, общая ионизирующая способность $\gamma$-излучения является наименьшей из трех видов.

Ответ: наибольшей ионизирующей способностью обладает $\alpha$-излучение.