Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Insert your logo here Ακτινοβολίες αλληλεπίδραση ακτινοβολίας γ με την ύλη Ζαχαριάδου Κατερίνα ΤΕΙ Πειραιά.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Insert your logo here Ακτινοβολίες αλληλεπίδραση ακτινοβολίας γ με την ύλη Ζαχαριάδου Κατερίνα ΤΕΙ Πειραιά."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Insert your logo here Ακτινοβολίες αλληλεπίδραση ακτινοβολίας γ με την ύλη Ζαχαριάδου Κατερίνα ΤΕΙ Πειραιά

2 Insert your logo here Ηλεκτρόνιο e Πρωτόνιο p + Νετρόνιο n Πυρήνας Άτομο

3 Insert your logo here Το άτομο αποτελείται από ΦορτίοΜάζα  Πρωτόνια +1  Νετρόνια ουδέτερο1  Ηλεκτρόνια -αμελητέα Μάζα ατόμου= Πρωτόνια + Νετρόνια + - Άτομο ηλεκτρικά ουδέτερο  Πρωτόνια = ΗλεκτρόνιαΆτομο

4 Insert your logo here  Ατομικός αριθμός (Ζ) = Αριθμός πρωτονίων  Μαζικός αριθμός (Α) = Αριθμός πρωτονίων (Ζ) + Αριθμός νετρονίων (Ν)  A = Z + N Li Ατομικός αριθμός Z = Μαζικός αριθμός Α = 7 Αριθμός νετρονίων Ν = 4 Ατομικός αριθμός Z = 3 Άτομο

5 Insert your logo here  Ο ατομικός αριθμός χαρακτηρίζει το στοιχείο  Δείχνει τη θέση του στον περιοδικό πίνακα Li 7373 Άτομο

6 Insert your logo here  Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου στοιχείου που έχουν διαφορετικό μαζικό αριθμό (Α)  Διαφορετικός αριθμός νετρονίων Ν  Ίδιος ατομικός αριθμός Ζ (αριθμός πρωτονίων/ηλεκτρονίων)  Έχουν ίδιες χημικές ιδιότητες C 12 6 C Z 6 6N 8 12A 14 Ισότοπα άνθρακα p n Ισότοπα

7 Insert your logo here Ραδιενέργεια

8 Henri Becquerel (1896) Νόμπελ Φυσικής 1903 Το 1896 ο Henri Becquerel παρατήρησε ότι ένα ορυκτό που περιείχε ουράνιο εξέπεμπε αόρατη ακτινοβολία. Η ακτινοβολία αυτή ήταν εξαιρετικά διεισδυτική, διαπερνούσε το μαύρο χαρτί - περιτύλιγμα του ορυκτού- και αμαύρωνε την φωτογραφική πλάκα.

9 Insert your logo here  Πολλά στοιχεία έχουν ισότοπα που είναι ασταθή  Οι πυρήνες τους διασπώνται σε άλλους με ελευθέρωση ενέργειας  Η διαδικασία ονομάζεται ραδιενέργεια Ραδιενέργεια

10 Insert your logo here  Κατά τη διάσπαση εκπέμπονται:  Σωματίδια α Πυρήνες ηλίου 4 2 He Σταματούν σε φύλλο χαρτιού  Σωματίδια β - Ηλεκτρόνια Σταματούν σε φύλλο αλουμινίου  Ακτινοβολία γ Ηλεκτρομαγνητική μειώνεται απόπαχύ στρώμα μολύβδου Ραδιενέργεια

11 Insert your logo here  Οι συνηθισμένες διασπάσεις είναι  Διάσπαση με εκπομπή σωματιδίων α  Διάσπαση με εκπομπή σωματιδίων β  Σύλληψη ηλεκτρονίων Ραδιενεργές διασπάσεις

12 Insert your logo here Διασπάσεις με εκπομπή σωματιδίων α 4 2 Ηe  Εκπέμπεται ένα σωματίδιο α ( 4 2 Ηe)  Ο ατομικός αριθμός (Ζ) ελαττώνεται κατά 2  Ο μαζικός αριθμός (Α) ελαττώνεται κατά 4 Αρχικός μητρικός πυρήναςΘυγατρικός πυρήνας Ζ = -2 Α = -4 n p

13 Insert your logo here β-β-  Εκπέμπεται ένα σωματίδιο β - (ηλεκτρόνιο)  Ο ατομικός αριθμός (Ζ) αυξάνεται κατά 1  Ο μαζικός αριθμός (Α) παραμένει ίδιος Rb  Sr + β - + ενέργεια Αρχικός μητρικός πυρήναςΘυγατρικός πυρήνας Ζ = +1 Α = ίδιος n p Διασπάσεις με εκπομπή σωματιδίων β

14 Insert your logo here e-e-  Συλλαμβάνεται ένα τροχιακό ηλεκτρόνιο από τον πυρήνα  Ο ατομικός αριθμός (Ζ) μειώνεται κατά 1  Ο μαζικός αριθμός (Α) παραμένει ίδιος K + e -  Ar + γ + ενέργεια Αρχικός μητρικός πυρήναςΘυγατρικός πυρήνας Ζ = -1 Α = ίδιος n p Διασπάσεις με σύλληψη ηλεκτρονίων

15 Insert your logo here  Ο αριθμός των πυρήνων (dN) που διασπώνται στη μονάδα του χρόνου (dt) είναι ανάλογος του συνολικού αριθμού (Ν) των υπαρχόντων πυρήνων  λ = σταθερά διασπάσεως του στοιχείου  Είναι χαρακτηριστική για κάθε στοιχείο  πχ. για το Ra (λ=0, ανά χρόνο)  Δηλώνει την πιθανότητα να διασπαστεί ένας πυρήνας στη μονάδα του χρόνου  Στα άτομα Ra, διασπώνται 4273 ανά χρόνο Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων

16 Insert your logo here -ln N = λt + C t=0: N=N o C = -ln N o -ln N = λt - ln N o  -ln N - ln N o = -λt  ln N/N o = -λt  N/N o = e -λt  N = N o e -λt Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων

17 Insert your logo here  N: αριθμός των πυρήνων που παραμένουν μετά από χρόνο t  N o = ο αριθμός των αρχικών πυρήνων σε χρόνο t=0 Ν = Ν ο e -λt Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων

18 Insert your logo here  Ημιπερίοδος ζωής Τ : χρόνος που απαιτείται για να διασπαστούν οι μισοί από τους αρχικούς πυρήνες ενός ραδιενεργού ισοτόπου  Για κάθε ισότοπο είναι σταθερή και δεν επηρεάζεται από κανένα χημικό ή φυσικό παράγοντα  Σταθερά διασπάσεως λ = 0,693/Τ  N = N o e -λt  N/N o = e -λt   Για την ημιπερίοδο ζωής Τ  N/N o = 1/2  1/2 = e -λT  ln(1/2) = -λΤ  -0,693 = -λΤ  λ = 0,693/Τ Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων-χρόνος ημιζωής

19 Insert your logo here Αριθμός πυρήνων % Ημιπερίοδοι ζωής Μητρικοί πυρήνες Ν Θυγατρικοί πυρήνες D* 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 Ν = Ν ο · e -λt Ναριθμός αδιάσπαστων πυρήνων σε χρόνο t Ν o αρχικός αριθμός πυρήνων λσταθερά διασπάσεως (αντίστροφη της ημιπεριόδου ζωής) Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων-χρόνος ημιζωής

20 Insert your logo here Aλληλεπίδραση Ακτινοβολίας γ με την ύλη

21 Insert your logo here Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο (χαμηλές ενέργειες φωτονίων) Ολική απορρόφηση του φωτονίου Compton scattering (ενέργειες ~1 MeV) Μερική απορρόφηση φωτονίου Αυθόρμητη δίδυμη γένεση: Υλοποίηση φωτονίου σε ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας-γ με την ύλη

22 Insert your logo here Z Photon Energy (MeV) Compton scattering Compton scattering Al Pb pair production pair production photoelectric Z Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας-γ με την ύλη Τα διαφορετικά είδη αλληλεπίδρασης της ακτονοβολίας γ με την ύλη συναρτήσει της ενέργειας των φωτονίων και του ατομικού αριθμού του υλικού με το οποίου αλληλεπιδρουν

23 Insert your logo here Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ανακαλύφθηκε από τον Hertz το 1887, κατά την διάρκεια των πειραμάτων του για την διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ο Hertz πρώτος είχε διαπιστώσει ότι οι καθαρές μεταλλικές επιφάνειες εκπέμπουν φορτία όταν εκτίθενται σε υπεριώδες φως Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο

24 Insert your logo here Μέτρηση του δυναμικού V 0 που απαιτείται για να μηδενιστεί το ρεύμα. Αυτό το δυναμικό σχετίζεται με την κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων: eV 0 = KE max = mv max 2 Αξιοπερίεργα πειραματικά δεδομένα: Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο

25 Insert your logo here Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο Hallwachs κ.α 1889  Tα εκπεμπόμενα σωμάτια αποσπώνται λόγω του προσπίπτοντος φωτός (Elster και Geitel 1891  Το φωτόρευμα είναι ανάλογο της έντασης του φωτός Lenard και J.J. Thomson 1889  Τα εκπεμπόμενα σωμάτια είναι ηλεκτρόνια ( Hallwachs 1889)  Το φαινόμενο οφείλεται στην εκπομπή αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων

26 Insert your logo here (Elster και Geitel 1891  Το φωτόρευμα είναι ανάλογο της έντασης του φωτός Μέτρηση του δυναμικού V 0 που απαιτείται για να μηδενιστεί το ρεύμα. Αυτό το δυναμικό σχετίζεται με την κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων: eV 0 = KE max = mv max 2 Lenard 1902  Οι κινητικές ενέργειες των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων είναι ανεξάρτητες από την ένταση του φωτός !!!!!!

27 Insert your logo here Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο:Αξιοπερίεργα πειραματικά δεδομένα: Lenard 1902  δεν εκπέμπονται ηλεκτρόνια αν η συχνότητα είναι μικρότερη μίας τιμής: συχνότητα κατωφλίου Lenard 1902  Οι κινητικές ενέργειες των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων είναι ανεξάρτητες από την ένταση του φωτός !!!!!! Lenard 1902  Τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια που είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του φωτός

28 Insert your logo here Συχνότητα κατωφλίου Η μέγιστη κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων δεν εξαρτάται από την ένταση του φωτός Δεν εξηγείται με βάση την κυματική φύση του φωτός Εαν το φως είναι κυματικό φαινόμενο θα πρέπει καθώς αυξάνεται η ένταση του προσπίπτοντος φωτός, δηλαδή καθώς αυξάνεται η ολική ενέργεια που προσπίπτει στην επιφάνεια ) να προσδίδεται αρκετή ενέργεια για την απελευθέρωση ηλεκτρονίων ανεξαρτήτως της συχνότητας της προσπίτπουσας ακτινοβολίας. Θα έπρεπε η ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων να εξαρτάται από την ένταση του προσπίπτοντος φωτός

29 Insert your logo here Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο-Ερμηνεία Einstein : Για την ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου πρέπει να θεωρηθεί ότι το φως αποτελείται από σωματίδια : κβάντα φωτός ή φωτόνια Σταθερά του Planck Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή!!!

30 Insert your logo here KE max = eV 0 = hf - W Κατά συνέπεια η γραφική παράσταση της κινητικής ενέργειας (δηλαδή του δυναμικού αποκοπής) συναρτήσει της συχνότητας f είναι μια ευθεία της οποίας η κλίση σχετίζεται με τη σταθερά Planck's constant h και τέμνει τον άξονα x στη συχνότητα κατωφλίου (fc) όπου V 0 = 0 : fc = W/h Ένα κβάντο φωτός δίνει όλη την ενέργεια του, hf, σε ένα μόνο ηλεκτρόνιο του μετάλλου. Τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από την επιφάνεια του μετάλλου έχουν τη μέγιστη κινητική ενέργεια K max. Έτσι η μέγιστη κινητική ενέργεια για αυτά τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια είναι όπου W είναι το έργο εξαγωγής για το μέταλλο, το οποίο αντιστοιχεί στην ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να δοθεί στο ηλεκτρόνιο προκειμένου να αποσπασθεί από το μέταλλο. Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο-Ερμηνεία h e Πιθανότητα αλληλεπίδρασης με την ύλη μέσω φωτοηλεκτρικού φαινομένου

31 Insert your logo here ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ COMPTON

32 Insert your logo here ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ COMPTON Η κλασική κυματική θεωρία αδυνατούσε να εξηγήσει τη σκέδαση ακτινών Χ από ελεύθερα ηλεκτρόνια. Προέβλεπε ότι η προσπίπτουσα ακτινοβολία συχνότητας f 0 θα έπρεπε να επιταχύνει ένα ηλεκτρόνιο στην κατεύθυνση διάδοσης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Το μήκος κύματος της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας έπρεπε να εξαρτάται από το χρονικό διάστημα κατά το οποίο το ηλεκτρόνιο εκτίθεται στην προσπίπτουσα ακτινοβολία, καθώς και από την ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Ο Compton απέδειξε πειραματικά ότι η μετατόπιση του μήκους κύματος των σκεδαζόμενων ακτινών Χ σε μια δεδομένη γωνία είναι τελείως ανεξάρτητη από την ένταση της ακτινοβολίας και από τη χρονική διάρκεια της έκθεσης, αλλά εξαρτάται μόνο από τη γωνία σκέδασης. Nobel Prize in 1927

33 Insert your logo here ΔΙΔΥΜΗ ΓΕΝΕΣΗ

34 Insert your logo here Η ΔΙΔΥΜΗ ΓΕΝΕΣΗ Πολλοί πιστεύουν λανθασμένα ότι κατά τη δίδυμη γένεση για κάποιους λόγους ένα φωτόνιο «σπάει» σε ένα ζεύγος ηλεκτρονίου και ποζιτρονίου. Αυτό είναι κινηματικά απαγορευμένο. Δεν είναι δυνατόν ένα σωμάτιο με μηδενική μάζα ηρεμίας να διασπαστεί και να δώσει δύο άλλα σωμάτια με μάζα ηρεμίας διαφορετική του μηδενός. Η δίδυμη γένεση αφορά την αλληλεπίδραση ενός φωτονίου με ένα άλλο φωτόνιο το οποίο εκπέμπεται είτε από τον πυρήνα είτε από ατομικά ηλεκτρόνια, δηλαδή ένα φωτόνιο το οποίο εκπέμπεται από φορτία Ένα φωτόνιο το οποίο θα αλληλεπιδράσει εισέρχεται ενώ παράλληλα υπάρχει και ένας πυρήνας ο οποίος ακτινοβολεί ένα άλλο φωτόνιο και ανακρούεται. Το φωτόνιο το οποίο ακτινοβολήθηκε από τον πυρήνα αλληλεπιδρά με το φωτόνιο που θα κάνει τη δίδυμη γένεση, ανταλλάσσουν ένα υπερβατικό ηλεκτρόνιο και παράγεται ένα ζεύγος ηλεκτρονίου – ποζιτρονίου. Το φαινόμενο της δίδυμης γένεσης είναι απαγορευμένο στην Κλασσική Φυσική και στα πλαίσιά της

35 Insert your logo here ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΩΤΟΝΙΩΝ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ σ p.e : φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ιονισμός του ατόμου σ Rayleigh : Σκέδαση του φωτονίου από το άτομο συνολικά (το άτομο ούτε ιονίζεται, ούτε διεγείρεται) σ Compton : Σκέδαση Compton σε ημιδέσμια ηλεκτρόνια, ιονισμός k nuc.: Δίδυμη γέννεση στο Η.Μ. πεδίο του πυρήνα k e : Δίδυμη γέννεση στο Η.Μ. πεδίο των ατομικών ηλεκτρονίων

36 Insert your logo here H Εξασθένηση της ακτινοβολίας γάμμα μέσα από την ύλη οφείλεται στην αλληλεπίδρασή της μέσω των τριών φαινομένων : φωτοηλεκτρικό, Compton, δίδυμος γένεση: Εξασθένηση ακτινοβολίας γάμμα

37 Insert your logo here Ασκήσεις

38 Insert your logo here

39

40

41

42

43


Κατέβασμα ppt "Insert your logo here Ακτινοβολίες αλληλεπίδραση ακτινοβολίας γ με την ύλη Ζαχαριάδου Κατερίνα ΤΕΙ Πειραιά."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google