Тема урока: «Радиация».
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.
Задачи урока:
- Расширить и закрепить знания учащихся.
- Продолжить формирование познавательной активности учащихся, а также умение привлекать знания, полученные на предшествующих уроках физики и ОБЖ.
Оборудование:
- таблицы;
- рисунки;
- раздаточный материал.
ХОД УРОКА
I. Физические основы радиации
Основы всего материального мира составляют
атомы и молекулы
Атом – это система, состоящая из положительного
заряженного ядра и вращающихся вокруг него
отрицательно заряженных частиц – электронов,
составляющих электронную оболочку атома. Атом
электрически нейтрален, так как положительный
заряд ядра равен суммарному отрицательному
заряду электронов.
Ядро атома состоит из нуклонов – протонов и
нейтронов.
Размеры атома чрезвычайно малы: радиус атома
принято считать равным 1х10-8 см. Однако, по
сравнению с ним ядро атома еще на целых пять
порядков меньше: радиус ядра атома равен 1х10-13
см. Несмотря на ничтожные размеры ядра в нем
сосредоточена масса атома, не превышающая 10-21г.
Атомы одного и того же элемента, отличающие по
величине их массы, называются изотопами.
Электрон – элементарная частица, несущая
единицу отрицательного заряда – 1,6х10-19
кулона, принятой в физике за единицу количества
электричества.
Протон – элементарная частица, несущая единицу
положительного заряда. Масса протона в 1840 раз
больше массы электрона.
Нейтрон – элементарная частица, имеющая массу,
близкую к массе протона, но не обладающая
электрическим зарядом.
Число электронов в атоме любого элемента
определяется зарядом ядра, соответствующем
порядковому номеру элемента в периодической
системе Д.И. Менделеева.
Число протонов в ядре атома соответствует числу
электронов, т.е. атом электрически нейтрален.
Электроны располагаются вокруг ядра не хаотично,
а в строгом порядке – по различным
энергетическим уровням, называемым слоями.
Наиболее удаленный слой (внешний) электронов
удерживается ядром с наименьшей силой, поэтому с
внешних слоев атомы могут терять под
воздействием внешних сил один или несколько
электронов. Атом, лишенный одного или нескольких
электронов, приобретает положительный заряд и
становится положительным ионом, этот процесс
называется ионизацией.
Процесс возвращения электрона (электронов) на
свои места называется рекомбинацией, в
результате которой положительно заряженный ион
превращается в электрический нейтральный атом.
При рекомбинации выделяется энергия, равная
энергии связи электрона с ядром.
Ядро атома – весьма прочная и компактная
система. Прочность ядра обеспечивают
специфические ядерные силы – силы притяжения
между протонами и нейтронами, действующие на
расстояниях 10-13 см. Кроме сил притяжения
внутри ядра атома действуют и
электростатические силы отталкивания,
незначительные для легких ядер и весьма
существенные для ядер тяжелых элементов. Связь
между массой атома и заключенной в его ядре
энергией выражается формула Эйнштейна.
Е = мС2, где С – скорость света, м – масса
ядра
Энергия, освобождающаяся при различных
превращениях ядер, называется ядерной.
Ядра атомов многих элементов способны
существовать без изменений бесконечно
длительное время. Однако ядра некоторых
элементов могут самопроизвольно распадаться и
превращаться в ядра атомов других элементов и
спуская при этом различные элементарные частицы.
Такая способность ядер атомов к
самопроизвольным превращениям или распаду
называется естественной радиоактивностью. В
настоящее время известно более сорока
естественных радиоактивных элементов – это в
основном изотопы тяжелых элементов: уран, радий,
торий и др.
Распад (превращение) ядер атомов под
воздействием условий, созданных человеком,
называется искусственной радиоактивностью.
Рассмотрим, что представляет собой
радиоактивное излучение. Напомню вам школьный
пример. Если поместить радий в свинцовую коробку
с узкой щелью, то с помощью приборов можно
установить, что через нее выходит пучок
излучений, которые разделяются в магнитном поле.
Отклонение пучков в разные стороны говорит о
разных знаках частиц, составляющих эти пучки. В
одном пучке присутствуют только положительно
заряженные частицы, в другом – отрицательно
заряженные. Центральный пучок представляет
собой излучение, не имеющее электрического
заряда. Положительно заряженные частицы назвали альфа-частицами,
отрицательно заряженные –
бета-частицами, а нейтральные –
гамма-частицами.
Но прежде, чем приступить к подробному
рассмотрению этих излучений нам надо уяснить
себе, что такое ионизирующее излучение.
Обычная среда является нейтральной, но под
воздействием энергии излучения атомы окружающей
среды становятся электрически заряженными.
Таким образом под ионизирующим излучением мы
понимаем любое излучение, взаимодействие
которого со средой приводит к образованию
электрических зарядов разных знаков.
По своей природе ядерное излучение может быть
электромагнитным излучением (гамма-излучение)
или представляет собой поток быстро двигающихся
элементарных частиц. Ядерные излучения,
взаимодействуя с различными материалами,
ионизируют их атомы и молекулы.
Физиологическое действие ионизирующих
излучений на людей и животных заключается в
разрушении живых клеток их организма, которое
может привести к тяжелым заболеваниям и даже
смерти. Для оценки влияния ионизирующих
излучений на организм человека (животного)
наибольшее значение имеют две их характеристики:
ионизирующая и проникающая способность.
Рассмотрим ионизирующую и проникающую
способность.
(
) альфа-излучение
представляет собой поток положительно
заряженных частиц – ядра гелия, несущие по два
положительных заряда. Альфа-излучение обладает
высокой ионизирующей способностью и слабо
проникающей способностью, обыкновенная одежда
полностью предохраняет человека от
Альфа-излучений.
(
) Бета-излучение
поток бета-частиц, т.е. быстрых электронов или
позитронов. Бета-излучение имеет меньшую
ионизирующую и большую проникающую способность
по сравнению с альфа-излучением, поэтому одежда
не дает достаточной защиты от этого излучения, но
любое укрытие полностью от него защищает.
(
) Гамма-излучение
представляет собой электромагнитное (фотонное)
излучение, испускаемое при ядерных превращениях.
Нейтронное излучение представляет собой поток
нейтронов.
Гамма-излучение и нейтронное излучение обладает
очень высокой проникающей способностью, защиту
от них могут обеспечить специальные защитные
сооружения и укрытия.
Как и всякое физическое явление – явление
радиоактивного излучения необходимо как-то
сравнивать и для этого их нужно измерять. Каковы
же единицы его измерения?
Проникающая радиация ядерного взрыва
представляет собой совместное и
излучение. Время действия исчисляется секундами.
Для измерения величин, характеризующих
ионизирующих излечений, исторически первыми
появились специальные (внесистемные) единицы.
Это рентген и кюри. Поражающие действия
проникающей радиации характеризуется величиной
дозой излучения, т.е. количеством энергии
радиоактивных излучений, поглощенной единицей
массы облучаемой среды. Различают дозу излучения
в воздухе – экспозиционную дозу и поглощенную
дозу.
Экспозиционная доза, как было указано выше,
измерялась внесистемной единицей – рентгеном
(Р). Рентген – доза рентгеновского или
гамма-излучения под действием которого в 1 см3
сухого воздуха при нормальных условиях (t = 0oС
и Р = 760 мм рт. ст.) создаются ионы, несущие одну
электростатическую единицу количества
электричества каждого знака, таким образом в
дозе 1Р образуется 2,08х109 пар ионов в 1 см3
воздуха. Мощность экспозиционной дозы
измеряется в Р/час.
В целях обеспечения радиационной безопасности
людей необходимо, прежде всего, знать, не
экспозиционную, а поглощенную дозу излучения,
т.е. количество энергии радиоактивного
излучения, поглощенного организмом человека.
Самопроизвольный распад радиоактивных ядер
сопровождается ионизирующим излучением. Каждый
изотоп (радионуклид) распадается со своей
скоростью. Каждый радиоизотоп имеет свой период
полураспада. Это явление характеризует
активность радиоизотопа. Поэтому активностью
называется мера количества радиоактивного
вещества, выражаемая числом радиоактивных
превращений в единицу времени. В системе Си за
единицу активности принято одно ядерное
превращение в секунду (1/сек). Эта единица
получила название Беккереля (Бк).
Внесистемной единицей измерения активности
является Кюри (Ки). Это активность такого
количества вещества, в котором происходит
3,7х1010 актов распада в одну секунду.
Поражение людей проникающей радиацией принято
называть радиационными поражениями.
Биофизические основы радиационных поражений
состоят в структурных изменениях молекул
биологических тканей в результате ионизации,
возбуждение атомом, образования свободных
радикалов и других активных соединений. Это
приводит к функциональным и структурным
нарушениям органов и систем человека и в итоге к
развитию лучевой болезни.
Для защиты людей от воздействия проникающей
радиации необходимо:
- своевременно, если позволяет обстановка, вывести людей из зоны заражения;
- использовать в случае необходимости защитные свойства техники и транспорта, фортификационных сооружений и местных предметов;
- использовать средства индивидуальной защиты;
- Принять заблаговременно противорадиационные препараты (радиозащитные таблетки);
- строго соблюдать меры предосторожности при организации работ, отдыха, приёма воды и пищи в условиях радиоактивного заражения;
- своевременно организовывать проведение частичной, а если необходимо, полной дезактивации техники и сооружений и санитарной обработки людей.
II. Закрепление изученного материала
Для проверки и контроля качества усвоения знаний учащимися используем таблицу. <Приложение 1>
III. Заключение
Мы ознакомились с понятиями радиоактивности и действиями населения по защите от излучения.
IV. Литература:
- Ежемесячный научно-методический и информационный журнал ОБЖ. Основы Безопасности Жизни №9 (159) Сентябрь 2009 г.
- Законы электро-магнетизма. Боровой А.А. Финкельштейн Э.Б.
- Загадки для знатоков. Амнуэль П.Р.
- Физика атомного ядра. Родина Н.А.
- Ядерные процессы во вселенной Кукулин В.И.