Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Promieniowanie jonizujące w środowisku (1). Promieniowanie Słońca promieniowanie widzialne promieniowanie widzialne promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Promieniowanie jonizujące w środowisku (1). Promieniowanie Słońca promieniowanie widzialne promieniowanie widzialne promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe."— Zapis prezentacji:

1 Promieniowanie jonizujące w środowisku (1)

2 Promieniowanie Słońca promieniowanie widzialne promieniowanie widzialne promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe wiatr słoneczny wiatr słoneczny promieniowanie radiowe promieniowanie radiowe – wszystko co powstaje podczas reakcji zachodzących wewnątrz Słońca i dociera do górnych warstw atmosfery Promieniowanie to nie ma własności jonizacji atmosfery

3 Promieniowanie Słońca Widmo promiemiowania słonecznego Maksimum natężenia promieniowania słonecznego odpowiada energii około 2eV a cały rozkład kończy się przy energii około 4eV E(eV) = 1.24 / [ m ] 2eV 4eV 1eV E = hc /

4 Energia jonizacji Energia, jaką musi mieć promieniowanie, aby móc zjonizować materię (od neutralnych atomów oderwać elektron lub więcej elektronów i zamienić je w dodatnio naładowane jony). Energia jonizacji atomu wodoru: 13.6 eV Energia wiązania elektronów przez jądra różnych pierwiastków zależy od liczby atomowej pierwiastka Z (czyli od ładunku elektrycznego jądra atomowego i od miejsca (stanu elektronu) na kolejnych orbitach (orbity K L M...) w atomie.

5 Energie wiązania elektronów w atomach kilku pierwiastków w elektronowoltach (eV) K L-I M-I N-IV O-IV H 13.6 O Fe Pb

6 Średnia energia jonizacji Energie potrzebne do oderwania elektronów związanych w atomach na różnych powłokach są różne Energie potrzebne do oderwania elektronów związanych w atomach na różnych powłokach są różne Dla atomów każdego pierwiastka wyliczone zostały średnie energie jonizacji Dla atomów każdego pierwiastka wyliczone zostały średnie energie jonizacji Przykłady średniej energii jonizacji: Powietrze – 85eV Grafit – 78eV Aluminium – 164eV Ołów – 812eV

7 Jednostki energii w fizyce atomowej i jądrowej 1 eV – typowa energia dla atomów 1 eV – typowa energia dla atomów 1 MeV = eV - typowa energia dla jąder atomowych 1 MeV = eV - typowa energia dla jąder atomowych

8 Promieniowanie jonizujące Promieniowanie elektromagnetyczne Promieniowanie elektromagnetyczne o dużej energii (promieniowanie X znane też jako promieniowanie rentgenowskie) o dużej energii (promieniowanie X znane też jako promieniowanie rentgenowskie) Promieniowanie emitowane przez jądra atomowe:  Promieniowanie emitowane przez jądra atomowe:  to promieniowanie o energii (energia pojedynczego fotonu lub pojedynczej cząstki) przekraczających energię wiązania elektronów w atomach.

9 Widmo promieniowania elektromagnetycznego

10 Jednostki: częstotliwość [Hz] długość fali [m] energia [eV] Promieniowanie elektromagnetyczne ma własność jonizowania materii wtedy, gdy energia kwantu promieniowania przekroczy energię około 10 elektronowoltów. Jest to obszar promieniowania X czyli promieniowania rentgenowskiego i promieniowania gamma. =c/ E=h

11 Promieniowanie elektromagnetyczne Źródła jonizującego promieniowania elektromagnetycznego : Źródła jonizującego promieniowania elektromagnetycznego : Lampa rentgenowska (elektrony o E~50keV hamują) Lampa rentgenowska (elektrony o E~50keV hamują) Synchrotron (elektrony o E~2GeV poruszają się po łuku) Synchrotron (elektrony o E~2GeV poruszają się po łuku) Kineskop w starych telewizorach (elektrony o E~3keV hamują uderzając w ekran kineskopu) Kineskop w starych telewizorach (elektrony o E~3keV hamują uderzając w ekran kineskopu) Promieniowanie elektromagnetyczne powstaje np..gdy na poruszający się ładunek elektryczny działa siła powodująca zmianę prędkości tego ładunku. W szczególności promieniowanie X powstaje gdy elektrony przyspieszone do energii kilkudziesięciu keV zderzają się z jądrami atomów

12 Lampa rentgenowska K – katoda, A – anoda, C – chłodzenie, W - woda

13 Promieniowanie X Lampa rentgenowska: Elektrony z katody przyspieszane są do energii około 50 keV. Gwałtownie hamują i emitują promieniowanie. Powstaje promieniowanie hamowania i promieniowanie charakterystyczne

14 Promieniowanie jąder atomowych Powstaje przy przemianach jąder atomowych zarówno tych wywołanych przez reakcje jądrowe jak i przez spontaniczne (samorzutne) przemiany. Przy przemianach jądrowych występuje energia rzędu energii wiązania jednego nukleonu (neutronu lub protonu) przez jądro atomowe Powstaje przy przemianach jąder atomowych zarówno tych wywołanych przez reakcje jądrowe jak i przez spontaniczne (samorzutne) przemiany. Przy przemianach jądrowych występuje energia rzędu energii wiązania jednego nukleonu (neutronu lub protonu) przez jądro atomowe Jest to energia znacznie większa od energii potrzebnej do zjonizowania jednego atomu. Jest to energia znacznie większa od energii potrzebnej do zjonizowania jednego atomu. Średnia energia wiązania neutronu eV = 8 MeV

15 Rozpad radioaktywnych jąder alfa ( jądra atomu helu, 2 protony i 2 neutrony ) masa cząsteczki alfa A=4, ładunek Z=2 alfa ( jądra atomu helu, 2 protony i 2 neutrony ) masa cząsteczki alfa A=4, ładunek Z=2 beta (elektrony, ale jest też promieniowanie beta plus, które stanowią pozytony czyli cząstki identyczne jak elektron ale z dodatnim ładunkiem elektrycznym) masa 1840 razy mniejsza od masy protonu ale A=0, ładunek elektryczny Z= -1 lub +1 beta (elektrony, ale jest też promieniowanie beta plus, które stanowią pozytony czyli cząstki identyczne jak elektron ale z dodatnim ładunkiem elektrycznym) masa 1840 razy mniejsza od masy protonu ale A=0, ładunek elektryczny Z= -1 lub +1 gamma ( o naturze fal elektromagnetycznych ) energie pojedynczych od ok. 10 keV do 5 MeV gamma ( o naturze fal elektromagnetycznych ) energie pojedynczych od ok. 10 keV do 5 MeV Przemiana jednego jądra w inne zachodzi spontanicznie bez udziału czynników zewnętrznych

16 Rozpad 

17 Rozpad beta -  -

18 Rozpad beta -  +

19 Rozpad beta - EC

20 Cząsteczki powstające w wywołanych sztucznie lub zachodzących w naturze reakcjach jądrowych neutrony (cząsteczki o masie prawie takiej samej jak masa protonów czyli A=1, ale bez ładunku elektrycznego) neutrony (cząsteczki o masie prawie takiej samej jak masa protonów czyli A=1, ale bez ładunku elektrycznego) lekkie cząstki (protony, deuterony, jądra helu ) lekkie cząstki (protony, deuterony, jądra helu ) ciężkie jony ciężkie jony inne cząsteczki powstające przy zderzeniach o jeszcze większych energiach (GeV) inne cząsteczki powstające przy zderzeniach o jeszcze większych energiach (GeV) Przemiana jądrowa pod wpływem cząsteczki uderzającej w jądro

21 Składniki jąder: protony i neutrony Proton – cząstka o ładunku elektrycznym (Z=+1) Proton – cząstka o ładunku elektrycznym (Z=+1) Neutron – cząstka bez ładunku (Z=0) Neutron – cząstka bez ładunku (Z=0) Składniki te przyciągają się mimo że protony mają ładunek elektryczny a jednoimienne ładunki odpychają się. Składniki te przyciągają się mimo że protony mają ładunek elektryczny a jednoimienne ładunki odpychają się. Składniki jądra związane są siłami jądrowymi Składniki jądra związane są siłami jądrowymi

22 Liczba atomowa Z i liczba masowa A Każde jądro scharakteryzowane jest przez liczbę protonów i liczbę neutronów znajdujących się w jądrze Każde jądro scharakteryzowane jest przez liczbę protonów i liczbę neutronów znajdujących się w jądrze Z – liczba protonów nazywa się liczbą atomową Z – liczba protonów nazywa się liczbą atomową N – liczba neutronów ( zwykle nie podaje się) N – liczba neutronów ( zwykle nie podaje się) Z+N=A sumę liczb protonów i neutronów nazywa się liczbą masową Z+N=A sumę liczb protonów i neutronów nazywa się liczbą masową Symbol pierwiastka automatycznie oznacza liczbę atomową Z Symbol pierwiastka automatycznie oznacza liczbę atomową Z

23 Izotopy Przykłady: Jądra 12 C i 14 C to dwa izotopy węgla. Jądra te zawierają po 6 protonów (węgiel to kolejno szósty pierwiastek w układzie okresowym) i odpowiednio 6 (6+6=12)i 8 (6+8=14) neutronów. Jądra 12 C i 14 C to dwa izotopy węgla. Jądra te zawierają po 6 protonów (węgiel to kolejno szósty pierwiastek w układzie okresowym) i odpowiednio 6 (6+6=12)i 8 (6+8=14) neutronów. Jądra 235 U i 238 U oba zawierają 92 protony i odpowiednio 143 i 146 neutronów. Jądra 235 U i 238 U oba zawierają 92 protony i odpowiednio 143 i 146 neutronów.

24 Tablica izotopów Liczba protonów Liczba neutronów

25 Tablica izotopów cd.

26 Energia wiązania jąder Masa każdego jądra jest mniejsza od masy sumy wszystkich składników jądra Masa każdego jądra jest mniejsza od masy sumy wszystkich składników jądra Najsilniej związane są jądra o odpowiednim stosunku liczby protonów do liczby neutronów Najsilniej związane są jądra o odpowiednim stosunku liczby protonów do liczby neutronów Gdy ten stosunek nie jest właściwy jądro rozpada się na inne bardziej stabilne Gdy ten stosunek nie jest właściwy jądro rozpada się na inne bardziej stabilne Są stabilne i radioaktywne izotopy Są stabilne i radioaktywne izotopy

27 Energia wiązania nukleonów w jądrach

28 Ścieżka stabilności sposoby przemian jądra w inne jądro Ścieżka stabilności sposoby przemian jądra w inne jądro Rozpad beta to zamiana jądra słabiej związanego w jądro silniej związane poprzez zamianę jednego z neutronów w proton (gdy w jądrze jest za dużo neutronów) lub jednego protonu w neutron (gdy w jądrze jest za dużo protonów). Rozpad beta to zamiana jądra słabiej związanego w jądro silniej związane poprzez zamianę jednego z neutronów w proton (gdy w jądrze jest za dużo neutronów) lub jednego protonu w neutron (gdy w jądrze jest za dużo protonów). Rozpad alfa: Ciężkie jądra, zawierające ponad 200 składników łatwiej potrafią zamienić się w jądro silniej związane poprzez pozbycie się równocześnie połączonych razem dwóch protonów i dwóch neutronów czyli cząstki alfa. Rozpad alfa: Ciężkie jądra, zawierające ponad 200 składników łatwiej potrafią zamienić się w jądro silniej związane poprzez pozbycie się równocześnie połączonych razem dwóch protonów i dwóch neutronów czyli cząstki alfa. Rozpad gamma: Po rozpadzie beta jądro często emituje promieniowanie elektromagnetyczne. Rozpad gamma: Po rozpadzie beta jądro często emituje promieniowanie elektromagnetyczne.

29 Okres połowicznego rozpadu jądra Czas w ciągu którego połowa jąder ulega rozpadowi. ( T 1/2 ) Czas w ciągu którego połowa jąder ulega rozpadowi. ( T 1/2 ) Czas połowicznego zaniku zmienia się od jądra do jądra i może wynosić ułamki sekundy aż do miliardów lat Czas połowicznego zaniku zmienia się od jądra do jądra i może wynosić ułamki sekundy aż do miliardów lat Jądro T 1/2 3H 12 lat 238U 4.47 mld lat 7Be 53 dni 235U 0.71 mld lat 14C 5730 lat 232Th 14.1 mld lat

30 Zanikanie radioaktywności

31 Długożyciowe jądra promieniotwórcze znajdujące się w środowisku Jądra o około 1 miliarda lat, rozpadające się na jądra stabilne: Jądra o T 1/2 około 1 miliarda lat, rozpadające się na jądra stabilne: 40K, 87Rb i kilkanaście innych Jądra o, które rozpadają się na jądra niestabilne i które tworzą szeregi promieniotwórcze: Jądra o T 1/2, które rozpadają się na jądra niestabilne i które tworzą szeregi promieniotwórcze: 232Th, 238U i 235U i kolejne produkty rozpadu tych długożyciowych jąder 232Th, 238U i 235U i kolejne produkty rozpadu tych długożyciowych jąder 3. Jądra, które powstają podczas zderzeń stabilnych jąder (głównie tlenu i azotu) z promieniowaniem kosmicznym: 3H, 14C, 7Be i kilkanaście innych 3. Jądra, które powstają podczas zderzeń stabilnych jąder (głównie tlenu i azotu) z promieniowaniem kosmicznym: 3H, 14C, 7Be i kilkanaście innych


Pobierz ppt "Promieniowanie jonizujące w środowisku (1). Promieniowanie Słońca promieniowanie widzialne promieniowanie widzialne promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe."

Podobne prezentacje


Reklamy Google