Rozpad alfa

Zagadnienia

Rozpad alfa
Okres połowicznego zaniku
Promieniowanie

Opis

Obserwuj, jak cząstki alfa uciekają z jądra polonu, powodując radioaktywny rozpad alfa. Zobacz, jak losowe czasy rozpadu odnoszą się do okresu połowicznego zaniku.

PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu Na licencji CC BY 4.0

Ta symulacja Java jest uruchamiana (może to chwilę potrwać) w przeglądarce internetowej za pośrednictwem technologii o nazwie CheerpJ - nie wymaga instalowania żadnego dodatkowego oprogramowania. W stosunku do wersji offline jest nieco pogorszona jakość graficzna i okno aplikacji nie skaluje się.

W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały PhET: Strona źródłowa symulacji, PhET Tips (Sam McKagan, Noah Podolefsky, Trish Loeblein, 2012)

W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.

Poziom

Szkoła podstawowa, szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

Wyjaśnij, z czym związane jest promieniowanie alfa.
Przewiduj, co stanie się z pierwiastkiem, gdy ulegnie on rozpadowi alfa.
Wyjaśnij pojęcie okresu połowicznego zaniku, w tym losowy charakter zjawiska rozpadów.
Poznaj siły, które działają, aby utrzymać jądro atomowe razem (oddziaływanie silne) i siły, które działają, aby je rozerwać (kulombowskie, związane z ładunkiem elektrycznym).

Przykładowe materiały teoretyczne

Przemiany jądrowe (ZPE)
Okres półtrwania izotopu w ujęciu ilościowym (ZPE)
Jak definiujemy pojęcie czasu połowicznego zaniku? (ZPE)
Podsumowanie wiadomości z fizyki jądrowej (ZPE)
Fizyka jądrowa (OpenStax)

Sterowanie symulacją

Obserwuj, jak cząstki alfa uciekają z jądra polonu, powodując radioaktywny rozpad alfa. Zobacz, jak losowe czasy rozpadu odnoszą się do okresu połowicznego rozpadu.

Ekran Wiele atomów

Na tym ekranie uczniowie mogą obserwować rozpady jąder Polonu-211 lub użyć własnego wyboru, z możliwością regulacji okresu połowicznego zaniku.

Ekran Pojedynczy atom

Na tym ekranie uczniowie mogą obserwować rozpad pojedynczego jądra Polonu-211 lub użyć własnego wyboru, z możliwością regulacji energii cząstki alfa. Po każdym rozpadzie naciśnij przycisk Nowe jądro, aby ponownie obserwować proces.

Złożone sterowanie

Ekran Wiele atomów: atom własny umożliwia zmianę okresu połowicznego zaniku za pomocą górnego wykresu. Uczniowie mogą przeciągnąć czerwony znacznik, aby pomóc w lepszym zrozumieniu tego, co reprezentuje okres połowicznego zaniku.
Ekran Pojedynczy atom: atom własny umożliwia zmianę energii cząstki alfa (automatycznie ulegnie też zmianie okres połowicznego zaniku) za pomocą dolnego wykresu.

Ułatwienia dostępu

Wersje offline, niewymagające połączenia z internetem

Dostępne są również wersje symulacji niewymagające połączenia z internetem.

Aplikacja PhET Desktop zawiera wszystkie symulacje HTML5 i Java, w tym ich tłumaczenia, do użytku offline w systemach Windows i macOS (dostępne po zalogowaniu tu). Symulacje HTML5 nie wymagają dodatkowego oprogramowania, natomiast do uruchamiania dowolnych symulacji Java w aplikacji komputerowej jest wymagany Java SE Development Kit 8.

Darmową wersję desktopową tej aplikacji (plik .jar) pobierzemy bezpośrednio klikając tu lub ze strony PhET (klikając tytuł lub ikony przy wybranej wersji językowej):

A następnie wybierając odpowiednią opcję:

Spostrzeżenia na temat korzystania z aplikacji przez uczniów

W przeprowadzonych rozmowach okazało się, że nawet uczniowie bez doświadczenia w naukach ścisłych byli w stanie zrozumieć podstawy fizyki jądrowej, korzystając z tej symulacji. Jednak sami bez instrukcji nie byli w stanie zrozumieć wykresów.

Uproszczenia / założenia modelu

W zakładce Pojedynczy atom dolny wykres pokazuje średnią całkowitą energię pojedynczej cząstki alfa w jądrze. Gdy jądro rozpada się, opuszczająca je cząstka alfa unosi energię, przez co całkowita energia pozostałych cząstek alfa spada.

Sugestie dotyczące wykorzystania

Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.

Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.

Przykładowe polecenia

Na ekranie wiele atomów wykonaj kilka prób (przy tej samej początkowej liczbie jąder), aby określić liczbę rozpadów po jednym okresie półtrwania.
Na ekranie pojedynczy atom obserwuj rozpad Polonu-211. Po każdym rozpadzie naciśnij przycisk Nowe jądro, aby ponownie obserwować proces. Opisz rozpad alfa dla Po-211.
Sprawdź swoje koncepcje, dotyczące rozpadu alfa, za pomocą atomu własny i zastanów się nad nimi.
Załóżmy, że substancja ma okres połowicznego rozpadu wynoszący 1 s. Utwórz wykresy kołowe pokazujące liczbę pozostałych jąder wyjściowych i jąder po rozpadzie (po czasie 1s, 2s itp.), zaczynając od 60 wyjściowych jąder.

Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla Rozpad alfa tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).