Номер 6, страница 232 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 56. Радиоактивные превращения. Вопросы для самопроверки - номер 6, страница 232.

Условие.

6*. Объясните смысл закона радиоактивного распада. В чём состоит принципиальное отличие закона радиоактивного распада от законов классической механики?

Решение.

Объясните смысл закона радиоактивного распада.

Закон радиоактивного распада — это статистический закон, который описывает, как со временем уменьшается количество радиоактивных ядер в образце. Его основной смысл заключается в том, что распад отдельного атомного ядра является случайным, вероятностным событием. Невозможно предсказать, когда именно распадется конкретное ядро. Однако для большого числа одинаковых ядер можно с высокой точностью определить, какая их часть распадется за определенный промежуток времени.

Математически закон выражается формулой:
$N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$
где $N(t)$ — число нераспавшихся ядер в момент времени $\text{t}$, $N_0$ — начальное число ядер, $\lambda$ — постоянная распада, которая характеризует вероятность распада ядра в единицу времени для данного изотопа, а $\text{e}$ — основание натурального логарифма.

Таким образом, закон описывает не поведение отдельной частицы, а среднее поведение большого ансамбля (совокупности) частиц. Важной характеристикой, вытекающей из этого закона, является период полураспада $T_{1/2}$ — время, за которое число радиоактивных ядер уменьшается вдвое.

Ответ: Смысл закона радиоактивного распада заключается в том, что он является статистическим (вероятностным) законом, который позволяет предсказать, какая доля от большого числа радиоактивных ядер распадется за определенное время, но не позволяет определить точный момент распада отдельного ядра.

В чём состоит принципиальное отличие закона радиоактивного распада от законов классической механики?

Принципиальное отличие заключается в характере предсказаний, которые делают эти законы.

1. Детерминизм против вероятности. Законы классической механики (например, законы Ньютона) являются детерминистическими. Это означает, что зная начальное состояние системы (координаты и скорости всех тел) и все действующие силы, можно однозначно предсказать ее состояние в любой будущий момент времени. Траектория каждого объекта строго предопределена. В классической механике нет места случайности.

2. Индивидуальное против коллективного. Закон радиоактивного распада, как и другие законы квантовой механики, является вероятностным (или статистическим). Он не дает точного предсказания для индивидуального события (распада одного ядра). Он описывает лишь вероятность этого события и дает точные предсказания только для среднего поведения очень большого числа частиц (ансамбля). Распад конкретного ядра — событие спонтанное и в классическом смысле "беспричинное".

Таким образом, главное отличие — это переход от полной предсказуемости и жесткой причинно-следственной связи для каждого объекта в классической механике к принципиальной непредсказуемости индивидуальных событий и описанию лишь статистических закономерностей для совокупности объектов в ядерной физике.

Ответ: Принципиальное отличие состоит в том, что законы классической механики детерминистические (позволяют однозначно предсказать поведение отдельного объекта), в то время как закон радиоактивного распада является вероятностным (статистическим) и описывает лишь среднее поведение большого ансамбля частиц, не предсказывая судьбу каждой из них в отдельности.