Биологическое действие радиации закон радиоактивного распада 9. «Презентация по физике на тему «Биологическое действие радиации. Закон радиоактивного распада» (9 класс). Источниками облучения являются

Радиация. Радиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов, которая проявляется в их способности к самопроизвольному превращению (по научному - распаду), что сопровождается выходом ионизирующего излучения (радиации). Энергия такого излучения достаточно велика, поэтому она способна воздействовать на вещество, создавая новые ионы разных знаков. Вызывать радиацию с помощью химических реакций нельзя, это полностью физический процесс.

Различают несколько видов радиации: -Альфа-частицы - это относительно тяжелые частицы, заряженные положительно, представляют собой ядра гелия. -Бета-частицы - обычные электроны. -Гамма-излучение - имеет ту же природу, что и видимый свет, однако гораздо большую проникающую способность. -Нейтроны - это электрически нейтральные частицы, возникающие в основном рядом с работающим атомным реактором, доступ туда должен быть ограничен. -Рентгеновские лучи - похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце - один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли.

Наиболее опасно для человека Альфа, Бета и Гамма излучение, которое может привести к серьезным заболеваниям, генетическим нарушения и даже смерти. Дело в том, что А. , Б. и Г. частицы, проходя через вещество, ионизируют его, выбивая электроны из молекул и атомов. Чем больше энергии получает человек от действующего на него потока частиц и чем меньше при этом масса человека, тем к более серьезным нарушениям в его организме это приведет.

Величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу выражается как отношение энергии излучения, поглощённой в данном объёме, к массе вещества в этом объёме, называется поглощенной дозой. D = E/m Единица поглощенной дозы - Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества.

Но для более точной оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы, равной произведению поглощенной дозы, созданной облучением и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на коэффициент качества. H=DK Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование з. Иверт (Зв).

Энергия, как мы уже знаем, является одним из факторов, определяющих степень отрицательного воздействия излучения на человека. Поэтому важно найти количественную зависимость (формулу), по которой можно было бы рассчитать, сколько радиоактивных атомов остается в веществе к любому заданному моменту времени. Для вывода этой зависимости необходимо знать, что скорость уменьшения количества радиоактивных ядер у разных веществ различна и зависит от физической величины, называемой периодом полураспада.

Биологическое действие радиации. Закон радиоактивного распада Выполнили: Аминова Диана, Теслюк Паша, Смирнова Вика, Ученики 9 «А» класса Руководитель: Попова И.А., учитель физики Муниципальное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа 30 города Белово Белово 2010

В СИ единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гр). В СИ единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гр). Из формулы D = Е / m следует, что 1 Гр = 1 Дж / 1 кг. Из формулы D = Е / m следует, что 1 Гр = 1 Дж / 1 кг. Это означает, что поглощенная доза излучения будет равна 1 Гр, если веществу массой 1 кг передается энергия излучения в 1Дж. Это означает, что поглощенная доза излучения будет равна 1 Гр, если веществу массой 1 кг передается энергия излучения в 1Дж.

Известно, что чем больше поглощенная доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение. Известно, что чем больше поглощенная доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение.

Коэффициент Качества. Коэффициент качества показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучение больше, чем от гамма-излучения. Эквивалентная доза. Н = D * К ЗАВИСИТ: От времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой.) Коэффициент качества показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучение больше, чем от гамма-излучения. Эквивалентная доза. Н = D * К ЗАВИСИТ: От времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой.)

Поглощенная и эквивалентная доза зависят и от времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т.е дозы накапливаются со временем. Поглощенная и эквивалентная доза зависят и от времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т.е дозы накапливаются со временем.

Способы защиты от радиации: Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Легче всего защититься от альфа- излучения, т.к. оно обладает низкой проникающей способностью. Легче всего защититься от альфа- излучения, т.к. оно обладает низкой проникающей способностью. Труднее защититься от - излучения, т.к гораздо большую проникающую способность. Труднее защититься от - излучения, т.к гораздо большую проникающую способность. - излучение обладает ещё большей проникающей способностью. - излучение обладает ещё большей проникающей способностью.

Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации: 1. В чем причина негативного воздействия радиации на организм живого существа? Ионизация молекул и атомов живой ткани нарушает жизнедеятельность клеток и всего организма в целом. 2. От чего зависит степень и характер отрицательного воздействия радиации? … от энергии, переданной потоком ионизирующих частиц телу, и от массы тела – это энергия ионизирующего излучения Е, поглощенная облучаемым веществом (в частности, тканями организма) и рассчитанная на единицу массы. Поглощенная доза излучения D В СИ единица поглощенной дозы: 1 грей (Гр) Коэффициент качества K показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия гамма-излучения (при одинаковых поглощенных дозах) Вопрос. Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Эквивалентная доза Н определяется как произведение поглощенной дозы D на коэффициент качества К В СИ единица эквивалентной дозы: 1 зиверт (Зв) 1 миллизиверт = 1мЗв = 0,001Зв = 10-3 Зв 1 микрозиверт = мкЗв = 10-6 Зв Основную часть облучения люди получают от естественных источников радиации, таких как горные породы, космические лучи, атмосферный воздух и пища. Совокупность излучения всех источников образует так называемый радиационный фон. При оценке степени опасности радиоактивных изотопов важно учитывать, что число их с течением времени уменьшается. Э.Резерфорд1871–1937 Закон радиоактивного распада - зависимость числа радиоактивных ядер от времени (установлен Резерфордом опытным путем) - для каждого радиоактивного вещества существует промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается в 2 раза – период полураспада - Т Период полураспада Т Время в периодах полураспада Число радиоактивных атомов t0 = 0 N0 t1 = 1.T t2 = 2.T t3 = 3.T tn = n.T Закон радиоактивного распада Закон справедлив для большого числа ядер Закон радиоактивного распада Закон справедлив для большого числа частиц Имеется радиоактивная медь с периодом полураспада 10 мин. Какая часть первоначального количества меди останется через 1 час? Ответ: 1/64 Задача Какая доля от большого количества радиоактивных атомов остается нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада? А) 25% Б) 50% В) 75% Г) 0% Дан график зависимости числа нераспавшихся ядер эрбия от времени. Каков период полураспада этого изотопа? 25 часов 50 часов 100 часов 200 часов Проникающая способность радиоактивных излучений Полное поглощение излучений Свинец Способы защиты от воздействия радиоактивных излучений. При общей поверхностной плотности композиционного материала 1 г/см2 и содержания свинца 0,5 г/см2 вес костюма составит около 20 кг. Внешний вид СЗО-1 Фрагменты СЗО-1: подшлемник и верхняя часть комбинезона Специальная защитная одежда типа СЗО-1, предназначенная для пожарных, охраняющих АЭС. Способы защиты от радиации Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Бокс "Изотоп" для работы с радиоактивными веществами: Вопросы: В чем причина негативного воздействия радиации на живые существа?Что называется поглощенной дозой излучения?Что показывает коэффициент качества излучения? Чему он равен для α-, β-, γ- и рентгеновского излучения?Какой процент атомов радиоактивного вещества останется через 6 суток, если период его полураспада равен 2 суткам?Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных веществ и излучений?

Приложенные файлы

Известно, что радиоактивные излучения при определённых условиях могут представлять опасность для здоровья живых организмов. В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа?

Дело в том, что α-, β- и γ-частицы, проходя через вещество, ионизируют его, выбивая электроны из молекул и атомов. Ионизация живой ткани нарушает жизнедеятельность клеток, из которых эта ткань состоит, что отрицательно сказывается на здоровье всего организма.

Чем больше энергии получает человек от действующего на него потока частиц и чем меньше при этом масса человека (т. е. чем большая энергия приходится на каждую единицу массы), тем к более серьёзным нарушениям в его организме это приведёт.

• Энергия ионизирующего излучения, поглощённая облучаемым веществом (в частности, тканями организма) и рассчитанная на единицу массы, называется поглощённой дозой излучения

Поглощённая доза излучения D равна отношению поглощённой телом энергии Е к его массе m:

В СИ единицей поглощённой дозы излучения является грэй (Гр).

Из этой формулы следует, что

1 Гр = 1 Дж / 1 кГ

Это означает, что поглощённая доза излучения будет равна 1 Гр, если веществу массой 1 кг передаётся энергия излучения в 1 Дж.

В определённых случаях (например, при облучении мягких тканей живых существ рентгеновским или γ-излучением) поглощённую дозу можно измерять в рентгенах (Р): 1 Гр соответствует приблизительно 100 Р.

Чем больше поглощённая доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение.

Но для достоверной оценки тяжести последствий, к которым может привести действие ионизирующих излучений, необходимо учитывать также, что при одинаковой поглощённой дозе разные виды излучений вызывают разные по величине биологические эффекты.

Биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, принято оценивать по сравнению с эффектом от рентгеновского или от γ-излучения. Например, при одной и той же поглощённой дозе биологический эффект от действия α-излучения будет в 20 раз больше, чем от γ-излучения, от действия быстрых нейтронов эффект может быть в 10 раз больше, чем от γ-излучения, от действия β-излучения - такой же, как от γ-излучения.

В связи с этим принято говорить, что коэффициент качества α-излучения равен 20, вышеупомянутых быстрых нейтронов - 10, при том что коэффициент качества γ-излучения (так же как рентгеновского и β-излучения) считается равным единице. Таким образом,

• коэффициент качества К показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия γ-излучения (при одинаковых поглощённых дозах)

Для оценки биологических эффектов была введена величина, называемая эквивалентной дозой .

Эквивалентная доза Н определяется как произведение поглощённой дозы D и коэффициента качества К:

Эквивалентная доза может измеряться в тех же единицах, что и поглощённая, однако для её измерения существуют и специальные единицы.

В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв). Применяются также дольные единицы: миллизиверт (мЗв), микрозиверт (мкЗв) и др.

Из этой формулы следует, что для рентгеновского, γ- и β-излучений (для которых К = 1) 1 Зв соответствует поглощённой дозе в 1 Гр, а для всех остальных видов излучения - дозе в 1 Гр, умноженной на соответствующий данному излучению коэффициент качества.

При оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм учитывают и то, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в лёгких более вероятно, чем в щитовидной железе. Другими словами, каждый орган и ткань имеют определённый коэффициент радиационного риска (для лёгких, например, он равен 0,12, а для щитовидной железы - 0,03).

Поглощённая и эквивалентная дозы зависят и от времени облучения (т. е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т. е. дозы накапливаются со временем.

При оценке степени опасности, которую радиоактивные изотопы представляют для живых существ, важно учитывать и то, что число радиоактивных (т. е. ещё не распавшихся) атомов в веществе уменьшается с течением времени. При этом пропорционально уменьшается число радиоактивных распадов в единицу времени и излучаемая энергия.

Энергия, как вы уже знаете, является одним из факторов, определяющих степень отрицательного воздействия излучения на человека. Поэтому так важно найти количественную зависимость (т. е. формулу), по которой можно было бы рассчитать, сколько радиоактивных атомов остаётся в веществе к любому заданному моменту времени.

Для вывода этой зависимости необходимо знать, что скорость уменьшения количества радиоактивных ядер у разных веществ различна и зависит от физической величины, называемой периодом полураспада.

• Период полураспада Т - это промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое

Выведем зависимость числа N радиоактивных атомов от времени t и периода полураспада Т. Время будем отсчитывать от момента начала наблюдения t 0 = 0, когда число радиоактивных атомов в источнике излучения было равно N 0 . Тогда через промежуток времени

Формула называется законом радиоактивного распада. Её можно записать и в другом виде, например . Из последней формулы следует, что чем больше Т, тем меньше 2 t/T и тем больше N (при заданных значениях N 0 и t). Значит, чем больше период полураспада элемента, тем дольше он «живёт» и излучает, представляя опасность для живых организмов. В этом убеждают и представленные на рисунке 165 графики зависимости N от t, построенные для изотопов иода (Т I = 8 сут) и селена (T Se =120 сут).

Рис. 165. График зависимости числа радиоактивных атомов от времени для изотопов иода и селена

Следует знать способы защиты от радиации. Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки - их берут специальными щипцами с длинными ручками.

Легче всего защититься от α-излучения, так как оно обладает низкой проникающей способностью и поэтому задерживается, например, листом бумаги, одеждой, кожей человека. В то же время α-частицы, попавшие внутрь организма (с пищей, воздухом, через открытые раны), представляют большую опасность.

β-Излучение имеет гораздо большую проникающую способность, поэтому от его воздействия труднее защититься. β-Излучение может проходить в воздухе расстояние до 5 м; оно способно проникать и в ткани организма (примерно на 1-2 см). Защитой от β-излучения может служить, например, слой алюминия толщиной в несколько миллиметров.

Ещё большей проникающей способностью обладает γ-излучение, оно задерживается толстым слоем свинца или бетона. Поэтому γ-радиоактивные препараты хранят в толстостенных свинцовых контейнерах. По этой же причине в ядерных реакторах используют толстый бетонный слой, защищающий людей от γ-лучей и различных частиц (α-частиц, нейтронов, осколков деления ядер и пр.).

Вопросы

1. В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа?
2. Что называется поглощённой дозой излучения? При большей или меньшей дозе излучение наносит организму больший вред, если все остальные условия одинаковы?
3. Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Приведите примеры.
4. Что показывает коэффициент качества излучения? Какая величина называется эквивалентной дозой излучения?
5. Какой ещё фактор (помимо энергии, вида излучения и массы тела) следует учитывать при оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм?
6. Какой процент атомов радиоактивного вещества останется через 6 суток, если период его полураспада равен 2 суткам?
7. Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных частиц и излучений.