Rozpad beta

Zagadnienia

Rozpad jądrowy
Rozpad beta
Fizyka jądrowa
Okres połowicznego zaniku
Promieniowanie

Opis

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

Źródło: OpenStax GitHub, na licencji GNU Affero General Public License Version 3.0 (na podstawie PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu Na licencji CC BY 4.0).

W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały PhET: Strona źródłowa symulacji, Teacher Tips (Trish Loeblein, Kathy Perkins i Noah Podolefsky, czerwiec 2012)

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

Poziom

Szkoła podstawowa, szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

Rozumienie procesu rozpadu beta
Wyjaśnij, z czym związane jest promieniowanie beta.
Przewiduj, co stanie się z pierwiastkiem, gdy ulegnie on rozpadowi beta.
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 rozpad beta w przypadku zbioru jąder lub pojedynczego jądra.

Ekran Wiele atomów (link bezpośredni)

Na tym ekranie uczniowie mogą obserwować rozpady jąder Wodoru-3, Węgla-14 lub użyć własnego wyboru, z możliwością regulacji okresu połowicznego zaniku.

Ekran Pojedynczy atom (link bezpośredni)

Na tym ekranie uczniowie mogą obserwować rozpad pojedynczego jądra Wodoru-3, Węgla-14 lub użyć własnego wyboru, z możliwością regulacji okresu połowicznego zaniku. Po każdym rozpadzie naciśnij przycisk Nowe jądro, aby ponownie obserwować proces.

Złożone sterowanie

Można wstrzymać symulację, a następnie użyć funkcji Krok do stopniowej analizy.
Atom Własny umożliwia zmianę okresu połowicznego zaniku za pomocą górnego wykresu. Uczniowie mogą przeciągnąć czerwony znacznik (po najechaniu myszą, zamienia się na biały), aby pomóc w lepszym zrozumieniu tego, co reprezentuje okres połowicznego zaniku.

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.
Niektórzy uczniowie stwierdzili, że użycie najpierw symulacji Rozpad alfa pomogło im łatwiej zrozumieć rozpad beta.

Uproszczenia / założenia modelu

Resetuj jądra lub Nowe jądro pokazuje nowe jądra atomów. Czas rozpadu każdego atomu jest różny, aby pokazać losowość rozpadu. Jeśli zostanie przeprowadzonych kilka prób lub zostanie użyta karta Wiele atomów, uczniowie powinni być w stanie zaobserwować, że średni czas rozpadu jest reprezentowany przez okres połowicznego zaniku.

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 Wodoru-3 i Węgla-14. Po każdym rozpadzie naciśnij przycisk Nowe jądro, aby ponownie obserwować proces. Opisz rozpad beta dla tych izotopów.
Sprawdź swoje koncepcje, dotyczące rozpadu beta, 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 beta tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).