당신 주변의 모든 것은 원자로 이루어져 있지만 — 원자는 거의 빈 공간으로 되어 있습니다. 핵이 마블 크기라면, 전체 원자는 …크기가 될 것입니다.
English narration · English + 中文 subtitles burned in · 영어 내레이션 · 영어 + 중국어 자막 burned-in
5.1
The atom · 원자
Syllabus
English
5.1.1 The atom
Core
Supplement
1 Describe the structure of an atom in terms of a positively charged nucleus and negatively charged electrons in orbit around the nucleus
3 Describe how the scattering of alpha ($\alpha$) particles by a sheet of thin metal supports the nuclear model of the atom, by providing evidence for: (a) a very small nucleus surrounded by mostly empty space (b) a nucleus containing most of the mass of the atom (c) a nucleus that is positively charged
2 Know how atoms may form positive ions by losing electrons or form negative ions by gaining electrons
5.1.2 The nucleus
Core
Supplement
1 Describe the composition of the nucleus in terms of protons and neutrons
6 Describe the processes of nuclear fission and nuclear fusion as the splitting or joining of nuclei, to include the nuclide equation and qualitative description of mass and energy changes without values
2 State the relative charges of protons, neutrons and electrons as +1, 0 and –1 respectively
3 Define the terms proton number (atomic number) $Z$ and nucleon number (mass number) $A$ and be able to calculate the number of neutrons in a nucleus
7 Know the relationship between the proton number and the relative charge on a nucleus
8 Know the relationship between the nucleon number and the relative mass of a nucleus
4 Use the nuclide notation $^{A}_{Z}\text{X}$
5 Explain what is meant by an isotope and state that an element may have more than one isotope
한국어
5.1.1 원자
핵심
보충
1 양전하를 띤 핵과 이를 도는 음전하를 띤 전자의 구조로 원자의 구성을 설명한다
3 얇은 금속판에 의한 알파($\alpha$) 입자 산란 현상을 통해 원자의 핵 모델이 지지됨을 설명하며, 다음에 대한 증거를 제시한다: (a) 거의 빈 공간으로 둘러싸인 매우 작은 핵 (b) 원자 질량의 대부분을 포함하는 핵 (c) 양전하를 띤 핵
2 전자를 잃어 양이온을 형성하거나 전자를 얻어 음이온을 형성할 수 있음을 알고 있다
5.1.2 핵
핵심
보충
1 양성자와 중성자로 구성된 핵의 구성을 설명한다
6 핵분열과 핵융합을 핵의 분열 또는 결합 과정으로 설명하며, 수치 없는 질량 및 에너지 변화에 대한 동위원소 방정식과 정성적 서술을 포함한다
2 양성자, 중성자, 전자의 상대 전하가 각각 +1, 0, –1임을 서술한다
3 원자 번호(원자番号) $Z$와 질량 번호(핵자번호) $A$의 의미를 정의하고 핵 내 중성자 수를 계산할 수 있어야 한다
7 원자 번호와 핵의 상대 전하 사이의 관계를 알고 있다
8 질량 번호와 핵의 상대 질량 사이의 관계를 알고 있다
4 동위원소 표기법 $^{A}_{Z}\text{X}$을 사용한다
5 동위원소의 의미를 설명하고, 한 원소가 여러 동위원소를 가질 수 있음을 서술한다
Source: Cambridge International syllabus · 출처: Cambridge International syllabus
English
An atom 原子 is made of a tiny central nucleus 原子核 with electrons 电子 moving around it (in orbit 轨道, like planets around the Sun).
The nucleus has a positive charge 电荷.
The electrons have a negative charge.
The atom as a whole is neutral, because the positive and negative charges are equal.
Almost all the mass 质量 is in the nucleus, but the nucleus is very small compared with the whole atom. So an atom is mostly empty space.
Ions
An atom is neutral, but it can gain or lose electrons to become an ion 离子.
Lose one or more electrons → a positive ion (now there are more protons than electrons).
Gain one or more electrons → a negative ion.
The alpha-scattering experiment
This experiment gave the evidence for the nuclear model. Alpha particles α粒子 (small, fast, positive) were fired at a very thin gold foil 金箔, and the scattering 散射 (the way they bounced off) was watched.
The results and what they tell us:
Almost all the alpha particles went straight through. → The atom is mostly empty space.
A few were deflected 偏转 (bent) through small angles. → The nucleus has a positive charge, which pushes the positive alpha particles away.
A very few bounced almost straight back. → The nucleus is very small and very heavy, and holds most of the mass of the atom.
한국어
원자는 미세한 중심 핵과 그 주위를 도는 전자(행성이 태양 주위를 도는 것처럼 궤도 상)로 이루어져 있다.
핵은 양의 전하를 띤다.
전자는 음의 전하를 띤다.
원자 전체로는 중성이다. 양전하와 음전하의 크기가 같기 때문이다.
거의 모든 질량이 핵에 있지만, 핵은 원자 전체에 비해 매우 작다. 따라서 원자의 대부분은 빈 공간이다.
핵 원자: 양성자와 중성자로 이루어진 작고 밀도가 높은 핵과 그 주위를 도는 전자
이온
원자는 중성이지만, 전자를 얻거나 잃어 이온이 될 수 있다.
하나 이상의 전자를 잃음 → 양이온 (이제 양성자가 전자보다 많아짐).
하나 이상의 전자를 얻음 → 음이온.
알파 산란 실험
이 실험은 핵 모델에 대한 증거를 제공했다. 알파 입자 α (작고 빠름, 양전하)를 매우 얇은 금박에 쏘아 산란(튀어나가는 방식)을 관찰했다.
결과 및 의미:
거의 모든 알파 입자가 그대로 통과함. → 원자의 대부분은 빈 공간이다.
일부가 작은 각도로 편향됨 (구부러짐). → 핵은 양전하를 띠고 있어 양전하를 띤 알파 입자를 밀어낸다.
매우 일부가 거의 곧바로 튕겨 나옴. → 핵은 매우 작고 무겁으며, 원자 질량의 대부분을 차지한다.
대부분의 알파 입자는 그대로 통과하며, 일부는 편향되고 매우 일부만 작고 밀도가 높은 핵에서 튕겨 나옴
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Inside the atom · 원자 내부
A tiny dense nucleus sits at the centre with electrons in shells around it — drag the proton number and watch the shells fill outward. · 작고 밀도 높은 핵이 중앙에 위치하고 전자 껍질이 주변을 둘러싸고 있습니다 — 양자수(원자 번호)를 드래그하면 껍질이 바깥쪽으로 채워지는 것을 볼 수 있습니다.
The nucleus is made of two kinds of particle, together called nucleons 核子:
protons 质子, which have a relative 相对 charge of $+1$;
neutrons 中子, which have a relative charge of $0$ (they are neutral).
An electron has a relative charge of $-1$. A proton and a neutron each have a relative mass of about $1$; an electron is almost massless in comparison.
Two numbers describe a nucleus:
the proton number 质子数$Z$ (also called the atomic number) — the number of protons;
the nucleon number 核子数$A$ (also called the mass number) — the number of protons plus neutrons.
So the number of neutrons is $A - Z$.
We write a nucleus in nuclide 核素 notation:
$$^{A}_{Z}\text{X}$$
where X is the chemical symbol. For example, $^{197}_{\ 79}\text{Au}$ has $79$ protons and $197 - 79 = 118$ neutrons. The relative charge of the whole nucleus is just $+Z$ (here $+79$), and its relative mass is about $A$.
Isotopes
Isotopes 同位素 are atoms of the same element (the same $Z$) but with different numbers of neutrons (different $A$). They behave the same in chemistry but differently in the nucleus. For example, $^{12}_{\ 6}\text{C}$ and $^{14}_{\ 6}\text{C}$ are both carbon.
Nuclear fission and fusion
In nuclear fission 核裂变, a heavy nucleus absorbs a neutron and then splits into two smaller nuclei, giving out two or three neutrons and a lot of energy 能量:
The top numbers (nucleon numbers) balance on both sides, and so do the bottom numbers (proton numbers). You can use this to find a missing number — for example, how many neutrons are released.
In nuclear fusion 核聚变, two light nuclei join to make a heavier one, also giving out energy. This is how the Sun makes its energy, joining hydrogen 氢 nuclei to make helium 氦. The reaction below — two heavy forms of hydrogen (deuterium and tritium) joining into helium — is the one used in fusion reactors on Earth:
윗면 숫자(핵자 번호)가 양변에서 균형을 이루고, 아랫면 숫자(원자 번호)도 vậy하다. 이를 사용하여 누락된 숫자를 구할 수 있다—예를 들어, 방출되는 중성자의 수 등.
핵융합에서 두 개의 가벼운 핵이 결합하여 더 무거운 핵을 만들고, 또한 에너지를 방출한다. 이는 태양이 에너지를 만드는 방식이며, 수소 핵을 결합하여 헬륨을 만든다. 아래 반응—무거운 수소 형태 두 가지(중수소와 삼중수소)가 헬륨으로 결합하는 것—은 지구상의 융합 발전소에서 사용되는 반응이다:
융합에서 두 개의 가벼운 핵이 결합하여 무거운 핵을 만들며 중성자와 에너지를 방출하는데, 이는 융합 원자로에서 사용되는 데우테륨-트리튬 반응이다
분열과 융합 모두에서 소량의 질량이 손실되어 에너지로 전환된다.
원자력 발전소는 분열에서 얻은 에너지를 이용해 전기를 생산하며, 탑은 폐열을 증기로 방출함
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The fission chain reaction · 분열 연쇄 반응
A neutron splits a uranium nucleus, which releases energy AND more neutrons — those split more nuclei, and so on. · 중성자가 우라늄 핵을 분열시켜 에너지 AND 더 많은 중성자를 방출합니다 —那些中子會分裂更多原子核,以此類推。
2 Know the sources that make a significant contribution to background radiation including: (a) radon gas (in the air) (b) rocks and buildings (c) food and drink (d) cosmic rays
3 Know that ionising nuclear radiation can be measured using a detector connected to a counter
4 Use count rate measured in counts / s or counts / minute
5 Use measurements of background radiation to determine a corrected count rate
5.2.2 The three types of nuclear emission
Core
Supplement
1 Describe the emission of radiation from a nucleus as spontaneous and random in direction
2 Identify alpha ($\alpha$), beta ($\beta$) and gamma ($\gamma$) emissions from the nucleus by recalling: (a) their nature (b) their relative ionising effects (c) their relative penetrating abilities ($\beta^+$ are not included, $\beta$-particles will be taken to refer to $\beta^-$)
3 Describe the deflection of $\alpha$-particles, $\beta$-particles and $\gamma$-radiation in electric fields and magnetic fields
4 Explain their relative ionising effects with reference to: (a) kinetic energy (b) electric charge
5.2.3 Radioactive decay
Core
Supplement
1 Know that radioactive decay is a change in an unstable nucleus that can result in the emission of $\alpha$-particles or $\beta$-particles and/or $\gamma$-radiation and know that these changes are spontaneous and random
3 Know that isotopes of an element may be radioactive due to an excess of neutrons in the nucleus and/or the nucleus being too heavy
2 State that during $\alpha$-decay or $\beta$-decay, the nucleus changes to that of a different element
4 Describe the effect of $\alpha$-decay, $\beta$-decay and $\gamma$-emissions on the nucleus, including an increase in stability and a reduction in the number of excess neutrons; the following change in the nucleus occurs during $\beta$-emission neutron $\rightarrow$ proton + electron
5 Use decay equations, using nuclide notation, to show the emission of $\alpha$-particles, $\beta$-particles and $\gamma$-radiation
5.2.4 Half-life
Core
Supplement
1 Define the half-life of a particular isotope as the time taken for half the nuclei of that isotope in any sample to decay; recall and use this definition in simple calculations, which might involve information in tables or decay curves (calculations will not include background radiation)
2 Calculate half-life from data or decay curves from which background radiation has not been subtracted
3 Explain how the type of radiation emitted and the half-life of an isotope determine which isotope is used for applications including: (a) household fire (smoke) alarms (b) irradiating food to kill bacteria (c) sterilisation of equipment using gamma rays (d) measuring and controlling thicknesses of materials with the choice of radiations used linked to penetration and absorption (e) diagnosis and treatment of cancer using gamma rays
5.2.5 Safety precautions
Core
Supplement
1 State the effects of ionising nuclear radiations on living things, including cell death, mutations and cancer
2 Describe how radioactive materials are moved, used and stored in a safe way
3 Explain safety precautions for all ionising radiation in terms of reducing exposure time, increasing distance between source and living tissue and using shielding to absorb radiation
한국어
5.2.1 방사능 검출
핵심
보충
1 배경 방사선의 의미를 알고 있다
2 배경 방사선에 크게 기여하는有以下 sources를 안다: (a) 라돈 가스(공기 중) (b) 암석 및 건물 (c) 음식 및 음료 (d) 우주선
3 이온화 핵방사선은 카운터에 연결된 검출기를 사용하여 측정할 수 있음을 알고 있다
4 카운트율(counts / s 또는 counts / minute) 단위로 측정값을 사용한다
5 배경 방사선 측정값을 이용하여 보정된 카운트율을 결정한다
5.2.2 세 가지 유형의 핵 방출
핵심
보충
1 핵에서의 방사선 방출은 자발적이고 방향이 무작위임으로 설명한다
2 다음을 recalling하여 핵에서 나오는 알파($\alpha$), 베타($\beta$), 감마($\gamma$) 방출을 식별한다: (a) 그 성질 (b) 상대 이온화 효과 (c) 상대 투과력 ($\beta^+$은 포함되지 않으며, $\beta$-입자는 일반적으로 $\beta^-$을 지칭함)
3 전기장 및 자기장 내에서 $\alpha$-입자, $\beta$-입자, $\gamma$-방사선의 편향 현상을 설명한다
4 다음을 근거로 상대 이온화 효과를 설명한다: (a) 운동 에너지 (b) 전기 하전
5.2.3 방사성 붕괴
핵심
보충
1 방사성 붕괴가 불안정한 핵의 변화이며, 이로 인해 $\alpha$-입자 또는 $\beta$-입자와/또는 $\gamma$-방사선이 방출될 수 있음을 알고, 이러한 변화가 자발적이고 무작위임을 안다
3 한 원소의 동위원소들이 핵 내 중성자가 과도하거나 핵이 너무 무거워서 방사성이 될 수 있음을 안다
2 $\alpha$-붕괴 또는 $\beta$-붕괴 동안 핵이 다른 원소의 핵으로 변함을 서술한다
4 $\alpha$-붕괴, $\beta$-붕괴 및 $\gamma$-방출이 핵에 미치는 영향을 설명한다. 여기에는 안정성 증가 및 과도한 중성자 수 감소가 포함된다. 아래 변화가 $\beta$-방출 시 발생한다: 중성자 $\rightarrow$ 양성자 + 전자
5 핵종 표기법을 사용한 붕괴 공식을 사용하여 $\alpha$-입자, $\beta$-입자 및 $\gamma$-방사능의 방출을 보여준다.
5.2.4 반감기
핵심
보충
1 특정 동위원소의 반감기를 해당 동위원소의 핵 중 절반이 붕괴하는 데 걸리는 시간으로 정의한다. 단순 계산에서 이 정의를 기억하고 활용할 수 있으며, 표나 붕괴 곡선상의 정보를 포함할 수 있다(계산에는 배경 방사선을 포함하지 않는다)
2 배경 방사선을 차감하지 않은 데이터 또는 붕괴 곡선으로부터 반감기를 계산한다
3 방출되는 방사선의 종류와 동위원소의 반감기가 어떤 적용에서使用该 동위원소를 결정하는지 설명한다: (a) 가정용 화재(연기) 탐지기 (b) 살균을 위한 식품 조사 (c) 감마선을 이용한 기기 소독 (d) 재료 두께 측정 및 조절(사용하는 방사선의 투과력 및 흡수율에 따른 선택) (e) 감마선을 이용한 암 진단 및 치료
5.2.5 안전 조치
핵심
보충
1 이온화 핵방사선이 생명체에 미치는 영향, 즉 세포 사멸, 돌연변이 및 암 발생 등을 서술한다
2 방사성 물질을 안전하게 이동, 사용 및 보관하는 방법을 설명한다
3 노출 시간 단축, radioactive source와 생체 조직 사이의 거리 증가, 그리고 방사선을 흡수하기 위한 차폐물 사용이라는 측면에서 모든 이온화 방사선에 대한 안전 조치를 설명한다
Source: Cambridge International syllabus · 출처: Cambridge International syllabus
English
Radioactive decay & half-life
A nucleus that is unstable 不稳定 will sooner or later break down and give out radiation 辐射. This is radioactive 放射性decay 衰变. A nucleus may be unstable because it has too many neutrons, or because it is too heavy.
Decay is spontaneous 自发 (it happens on its own, and you cannot speed it up or slow it down) and random 随机 (you cannot say which nucleus will decay next, or exactly when).
Background radiation
Some radiation is around us all the time. This is background radiation 背景辐射. Its main sources are:
radon 氡 gas in the air (usually the biggest source);
rocks and buildings;
food and drink;
cosmic rays 宇宙射线 from space.
Measuring radiation
Radiation can be measured with a detector 探测器 joined to a counter 计数器. The count rate 计数率 is the number of counts each second (or each minute).
To find the true count rate from a source, first measure the background count rate on its own, then subtract it. The answer is the corrected 修正 count rate:
Worked example. A detector placed next to a source reads $250$ counts/min. With the source taken away, the background count rate is $30$ counts/min. Find the corrected count rate.
$$250 - 30 = 220\ \text{counts/min}$$
한국어
방사성 붕괴 및 반감기
불안정한 핵은 언젠가 붕괴하여 방사선을 방출할 것이다. 이를 방사성 붕괴라고 한다. 핵이 중성자가 너무 많거나 너무 무거워 불안정할 수 있다.
붕괴는 자발적(자발적으로 일어나며, 가속하거나 지연시킬 수 없음)이며 랜덤(다음에 어떤 핵이 붕괴할지, 혹은 정확한 시기를 알 수 없음)이다.
배경 방사선
우리를 둘러싼 방사선이 항상 존재한다. 이를 배경 방사선이라고 한다. 주요 출처는 다음과 같다:
공기 중의 ** 라돈** 가스 (보통 가장 큰 출처);
암석과 건물;
음식과 음료;
우주에서 오는 우주선.
방사선 측정
방사선은 검출기에 연결된 카운터로 측정할 수 있다. 카운트율은毎초(또는毎분) 카운트 수이다.
출처의 실제 카운트율을 구하려면, 먼저 배경 카운트율만 측정하고 이를 빼야 한다. 그 결과가 보정된 카운트율이다:
The radiation can be one of three types. Each type is ionising 电离, which means it can knock electrons off atoms in its path.
Type
What it is
Ionising effect
Stopped by
alpha (α)
a helium nucleus: 2 protons + 2 neutrons, charge $+2$
strongest
a sheet of paper, or a few cm of air
beta (β)
a fast-moving electron, charge $-1$
medium
a few mm of aluminium 铝
gamma (γ)
a high-energy electromagnetic wave 电磁波, no charge
weakest
thick lead 铅 or concrete (only reduced, never fully stopped)
So an alpha particle is the most ionising but the least penetrating 穿透 (it is easily absorbed 吸收). A beta particle β粒子 is in the middle. Gamma radiation γ射线 is the least ionising but the most penetrating.
We can explain the ionising effects from charge and kinetic energy 动能: an alpha particle has a large charge ($+2$) and is slow and heavy, so it pulls strongly on the electrons it passes and ionises a lot. A beta particle has a smaller charge and moves faster, so it ionises less.
Deflection in fields
Because alpha and beta particles are charged, they are deflected by an electric field 电场 and by a magnetic field 磁场. They bend in opposite directions, because their charges have opposite signs, and the lighter beta particle bends more. Gamma rays have no charge, so they are not deflected at all.
한국어
방사선은 세 가지 유형 중 하나일 수 있습니다. 각 유형은 이온화되는데, 이는 경로상의 원자에서 전자를 떼어낼 수 있음을 의미합니다.
유형
특징
이온화 효과
차단 물질
알파(α)
헬륨 원자핵: 양성자 2개 + 중성자 2개, 전하 $+2$
가장 강함
한 장의 종이 또는 몇 cm의 공기
베타(β)
빠른 속도로 이동하는 전자, 전하 $-1$
중간
몇 mm의 알루미늄
감마(γ)
고에너지 전자파, 무전하
가장 약함
두꺼운 납 또는 콘크리트 (감소할 뿐, 완전히 차단되지 않음)
즉, 알파 입자는 가장 강한 이온화 능력을 가지는 대신 침투력이 가장 약합니다(쉽게 흡수됨). 타 입자 β는 그 중간에 위치합니다. 감마 방사선 γ는 이온화 능력이 가장 약하지만 침투력이 가장 큽니다.
종이는 알파를 차단하고, 몇 밀리미터의 알루미늄은 베타를 차단하며, 두꺼운 납은 감마를 단순히 감소시킬 뿐입니다
우리는 전하와 운동 에너지로부터 이온화 효과를 설명할 수 있습니다: 알파 입자는 큰 전하($+2$)를 가지고 있어 느리고 무거우므로 지나가는 전자들을 강하게 끌어당겨 많은 양의 이온화를 일으킵니다. 베타 입자는 전하가 작고 더 빠르게 움직이므로 이온화가 적습니다.
장(Field)에서의 편향
알파와 베타 입자는 전하를 가지고 있으므로 전기장과 자기장에 의해 편향됩니다. 그들의 전하 부호가 반대이므로 서로 반대 방향으로 꺾이며, 가벼운 베타 입자가 더 많이 굽습니다. 감마선은 전하가 없으므로 전혀 편향되지 않습니다.
알파와 베타는 반대 방향으로 꺾이며, 가벼운 베타가 더 많이 굽고, 무전하인 감마는 편향되지 않습니다
5.2
Decay equations · 붕괴 방정식
English
When a nucleus decays, the nucleon and proton numbers must balance on both sides.
Alpha decay — the nucleus loses 2 protons and 2 neutrons, so $A$ falls by $4$ and $Z$ falls by $2$. It becomes a different element:
Gamma emission — the nucleus loses only energy, so $A$ and $Z$ do not change. Alpha and beta decay leave the nucleus more stable 稳定; gamma is often given out at the same time to carry away spare energy.
한국어
원자핵이 붕괴할 때, 양측의 핵자 수와 원자 번호(양성자 수)는 균형을 이루어야 합니다.
알파 붕괴 — 원자핵은 양성자 2개와 중성자 2개를 잃으므로 $A$는 $4$만큼 줄고 $Z$는 $2$만큼 줄어듭니다. 새로운 원소가 됩니다:
Because decay is random, we cannot follow one nucleus. Instead we describe a large sample 样品 using its half-life.
The half-life 半衰期 of an isotope is the time taken for half the unstable nuclei in a sample to decay. After each half-life, the count rate (or the number of unstable nuclei left) falls to half.
For example, if a source has a count rate of $800$ counts/min and a half-life of $3$ hours:
Time / hours
0
3
6
9
Count rate / (counts/min)
800
400
200
100
After $6$ hours (two half-lives) the count rate has halved twice: $800 \to 400 \to 200$. You can read a half-life off a decay graph by finding the time for the count rate to drop from any value to half of it. If the readings include background radiation, subtract the background count rate from every reading first, then find the half-life from the corrected values.
Worked example. The activity of a source falls from $800$ counts/min to $100$ counts/min. Its half-life is $5$ days. How long did this take?
Count the halvings: $800 \to 400 \to 200 \to 100$ is three half-lives, so the time is $3 \times 5 = 15\ \text{days}$.
한국어
붕괴가 우연히 일어나므로 단일 원자핵을 추적할 수는 없습니다. 대신 표본(sample) 전체를 반감기(half-life) 로 서술합니다.
동위원소의 반감기란 표본 내 불안정한 원자핵 절반이 붕괴하는 데 걸리는 시간입니다. 각 반감기가 지날 때마다 세기(또는 남은 불안정한 원자핵 수)는 절반으로 감소합니다.
예를 들어, 어떤 원천의 세기가 $800$ counts/min이고 반감기가 $3$시간인 경우:
시간 / 시간
0
3
6
9
세기 / (counts/min)
800
400
200
100
$6$시간(반감기 2회)이 지난 후 세기는 두 번减半되었습니다: $800 \to 400 \to 200$. 붕괴 그래프에서 세기가 임의의 값에서 절반으로 떨어지는 시간을 찾으면 반감기를 읽을 수 있습니다. readings에 배경 방사선이 포함되어 있다면, 먼저 모든 readings에서 배경 세기를 뺀 뒤, 보정된 값으로부터 반감기를 구하십시오.
풀이 예시. 어떤 원천의 활동성이 $800$ counts/min에서 $100$ counts/min으로 감소했습니다. 반감기는 $5$일입니다. 이 과정이 얼마나 걸렸습니까?
Each nucleus has a fixed chance of decaying, at random. Move time forward: about half the remaining nuclei decay every half-life — so the count halves, then halves again. · 각 핵은 임의의 시간에 감쇠할 고정된 확률을 가집니다. 시간이 흐르면 각 반감기마다 남은 핵의 약 절반이 감쇠하므로, 세기 수율은 절반으로 줄고 다시 절반으로 줄어듭니다.
The isotope chosen for a job depends on its type of radiation and its half-life:
smoke alarms 烟雾报警器 use an alpha source (alpha is easily blocked, so it is safe outside the alarm, and a long half-life means it lasts for years);
using radiation on food, or on equipment, kills bacteria 细菌 and germs — this needs penetrating gamma rays to sterilise 消毒 the sealed item;
measuring and controlling the thickness of paper or metal sheets uses a beta source (the amount that passes through changes with the thickness);
a medical tracer 医用示踪剂 is a small amount of a gamma-emitting isotope with a short half-life, injected into the body: a detector outside the body follows where it goes, gamma rays escape from the body easily, and the activity soon falls to a safe level;
gamma rays are used to find and to treat cancer 癌症 inside the body, because they can pass out of (or into) the body.
한국어
작업에 적합한 동위원소는 방출하는 방사선의 종류와 반감기에 따라 결정됩니다:
연기 감지기는 알파 원천을 사용합니다(알파는 쉽게 차단되므로 감지기 외부에서는 안전하며, 긴 반감기로 인해数年间 지속됩니다);
식품이나 장비에 방사선을 사용하여 박테리아와 세균을 사멸시킵니다—밀봉된 물품을 살균하기 위해서는 침투력이 높은 감마선이 필요합니다;
종이나 금속 시트의 두께를 측정하고 제어할 때는 베타 원천을 사용합니다(통과되는 양이 두께에 따라 변함);
의료 추적자(medical tracer) 는 짧은 반감기의 감마 방출 동위원소 소량을 체내에 주입하는 것으로,体外에 놓은 검출기가 그 이동 경로를 추적합니다. 감마선은 체외로 쉽게抜け어나며, 활동성은_castly 안전 수준으로 감소합니다;
감마선은 체내를 통과할 수 있으므로 체내 암(cancer) 의 진단 및 치료에 사용됩니다.
The nucleon number (top) is protons + neutrons; the proton number (bottom) is protons only. Number of neutrons = nucleon number − proton number.
Isotopes have the same proton number but different nucleon numbers — the same element with a different number of neutrons.
Rank the radiations two ways: alpha is the most ionising but least penetrating (stopped by paper); gamma is the least ionising but most penetrating (needs thick lead). Beta is in between (stopped by a few mm of aluminium).
In every decay equation the top numbers must balance and the bottom numbers must balance. Alpha decay: $A-4$, $Z-2$. Beta decay: $A$ unchanged, $Z+1$.
Always subtract the background count rate before using a source's readings. After $n$ half-lives the count rate has halved $n$ times — count the halvings rather than guessing from the total time.
한국어
핵자수(위쪽 숫자)는 양성자 + 중성자; 원자 번호(아래쪽 숫자)는 양성자만 해당합니다. 중성자 수 = 핵자수 − 원자 번호.
동위원소(isotopes) 는 같은 원자 번호를 가지지만 다른 핵자수를 가집니다 — 동일한 원소이지만 중성자 수가 다릅니다.
방사선을 두 가지 방식으로 순위를 매깁니다: 알파線(alpha) 은 이온화 능력이 가장 크지만 투과능력은 가장 약하여 종이에 막힐 수 있습니다; 감마선(gamma) 은 이온화 능력이 가장 작지만 투과능력이 가장 커서 두꺼운 납이 필요합니다. 베타선(beta)은 중간 수준이며 알루미늄 몇 mm로 막을 수 있습니다.
모든 붕괴 방정식decay equation 위쪽 숫자의 총합과 아래쪽 숫자의 총합은 각각 같아야 합니다. 알파 붕괴: $A-4$, $Z-2$. 베타 붕괴: $A$는 변하지 않고, $Z+1$가 바뀝니다.
소스의 읽기 값을 사용하기 전에 항상 배경 세속률을 뺀다. $n$개의 반감기를 지나면 세속률이 $n$번减半된다—총 시간을 예측하기보다 半回수를 세는 것이 낫다.
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