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

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

Условие.

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

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

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.