ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Jądro atomowe (rozszerzenie)klasa 4 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/4/fizyka/promieniowanie-jonizujace-dawki-ochrona-i-obliczenia/

Fizyka · Jądro atomowe (rozszerzenie) · kl. 4 · zakres rozszerzony

Promieniowanie jonizujące: dawki, ochrona i obliczenia

Promieniowania jądrowego nie czujemy, a jednak może uszkodzić DNA – liczy się nie nazwa izotopu, tylko to, ile energii i jakiego promieniowania pochłonie organizm.

ok. 4 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Jak promieniowanie działa na organizm

  • Promieniowanie jonizujące (α, β, γ, rentgenowskie, neutrony) przechodząc przez materię, jonizuje i wzbudza atomy. W komórce może uszkodzić cząsteczki, m.in. DNA, co prowadzi do mutacji albo śmierci komórki.
  • Skutki zależą od rodzaju promieniowania, pochłoniętej energii, czasu narażenia i odległości od źródła.
  • α ma bardzo mały zasięg (zatrzymuje je naskórek), ale jest bardzo groźne, gdy źródło dostanie się do wnętrza ciała (wdychanie, połknięcie) – oddaje wtedy całą energię w małej objętości tkanki. β wnika na kilka milimetrów, γ i promieniowanie rentgenowskie – głęboko.

2Ochrona: czas, odległość, osłona

Zapamiętaj

Dawkę zmniejszasz, skracając czas, zwiększając odległość (dla źródła punktowego natężenie maleje jak 1 przez r²) i stosując osłony (ołów, beton, woda).

αkartka papieruβblacha aluminiowa (kilka mm)γgruba warstwa ołowiu lub betonu
Osłony: α zatrzymuje kartka papieru, β – blacha aluminiowa, γ osłabia dopiero gruba warstwa ołowiu lub betonu
źródłoodległość rpole S, natężenie Iodległość 2rpole 4S, natężenie I/4ta sama moc na 4 razy większym polu: I ~ 1/r²
Ten sam pęk promieni w odległości 2r pada na 4 razy większe pole, więc natężenie jest 4 razy mniejsze (I ~ 1/r²)
  • Oznaczenia: H — dawka (równoważna) [Sv]; H przez t — moc dawki [µSv/h]; t — czas [h]; r — odległość od źródła [m].
  • Przykład 1. Dane: źródło punktowe γ, w odległości r₁ = 1 m moc dawki 80 µSv/h. Wzór: H₂ przez H₁ = r₁² przez r₂². Obliczenia: dla r₂ = 4 m: 80 µSv/h · 1 przez 16 = 5 µSv/h. Odpowiedź: 4 razy dalej moc dawki jest 16 razy mniejsza (pomijamy pochłanianie w powietrzu).
  • Przykład 2. Dane: moc dawki 5 µSv/h, czas 30 min = 0,5 h. Obliczenia: H = 5 µSv/h · 0,5 h = 2,5 µSv. Odpowiedź: 2,5 µSv; dawka rośnie proporcjonalnie do czasu.
Uwaga na błąd

„Każdy izotop promieniotwórczy jest równie groźny”

Ryzyko zależy od narażenia: ile energii pochłoniesz, od jakiego promieniowania, jak długo i czy źródło jest na zewnątrz, czy wewnątrz ciała.

Sprawdź, czy rozumiesz

Czy każdy izotop promieniotwórczy jest równie groźny?

3Dawki (dodatkowo – poza wymaganiami)

  • Dawka pochłonięta D = E przez m [Gy = J/kg]: E — pochłonięta energia [J], m — masa tkanki [kg]. Dawka równoważna H = wR · D [Sv]: wR — współczynnik wagowy promieniowania (dla γ i β 1, dla α 20).
  • Przykład 3. Dane: ciało o masie 70 kg pochłonęło 0,5 J energii promieniowania γ. Obliczenia: D = 0,5 J przez 70 kg ≈ 7,1·10−⁠3 Gy = 7,1 mGy; H = wR · D = 1 · 7,1 mGy, czyli 7,1 mSv. Ta sama dawka pochłonięta od α to H = 20 · 7,1 ≈ 143 mSv.

✎Ściąga: Promieniowanie jonizujące: dawki, ochrona i obliczenia

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Dawkę zmniejszasz, skracając czas, zwiększając odległość (dla źródła punktowego natężenie maleje jak 1 przez r²) i stosując osłony (ołów, beton, woda).
  • Promieniowanie jonizujące (α, β, γ, rentgenowskie, neutrony) przechodząc przez materię, jonizuje i wzbudza atomy. W komórce może uszkodzić cząsteczki, m.in. DNA, co prowadzi do mutacji albo śmierci komórki.
  • α ma bardzo mały zasięg (zatrzymuje je naskórek), ale jest bardzo groźne, gdy źródło dostanie się do wnętrza ciała (wdychanie, połknięcie) – oddaje wtedy całą energię w małej objętości tkanki. β wnika na kilka milimetrów, γ i promieniowanie rentgenowskie – głęboko.
  • Oznaczenia: H — dawka (równoważna) [Sv]; H przez t — moc dawki [µSv/h]; t — czas [h]; r — odległość od źródła [m].
  • Przykład 1. Dane: źródło punktowe γ, w odległości r₁ = 1 m moc dawki 80 µSv/h. Wzór: H₂ przez H₁ = r₁² przez r₂². Obliczenia: dla r₂ = 4 m: 80 µSv/h · 1 przez 16 = 5 µSv/h. Odpowiedź: 4 razy dalej moc dawki jest 16 razy mniejsza (pomijamy pochłanianie w powietrzu).
  • Przykład 2. Dane: moc dawki 5 µSv/h, czas 30 min = 0,5 h. Obliczenia: H = 5 µSv/h · 0,5 h = 2,5 µSv. Odpowiedź: 2,5 µSv; dawka rośnie proporcjonalnie do czasu.
  • Dawka pochłonięta D = E przez m [Gy = J/kg]: E — pochłonięta energia [J], m — masa tkanki [kg]. Dawka równoważna H = wR · D [Sv]: wR — współczynnik wagowy promieniowania (dla γ i β 1, dla α 20).
  • Przykład 3. Dane: ciało o masie 70 kg pochłonęło 0,5 J energii promieniowania γ. Obliczenia: D = 0,5 J przez 70 kg ≈ 7,1·10−⁠3 Gy = 7,1 mGy; H = wR · D = 1 · 7,1 mGy, czyli 7,1 mSv. Ta sama dawka pochłonięta od α to H = 20 · 7,1 ≈ 143 mSv.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Dlaczego promieniowanie jonizujące jest groźne dla komórek?

    1. AUsuwa całą wodę z komórek
    2. BJonizuje i wzbudza atomy, co może uszkodzić m.in. DNA
    3. CZmienia jądra atomowe w komórkach w jądra helu
    4. DZawsze podgrzewa komórki do wrzenia
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Jonizuje i wzbudza atomy, co może uszkodzić m.in. DNA – Jonizacja zmienia cząsteczki, w tym DNA, co może prowadzić do mutacji lub śmierci komórki.

  2. Które promieniowanie jest najgroźniejsze, gdy źródło dostanie się do wnętrza ciała (np. przez wdychanie)?

    1. Aγ
    2. Bświatło widzialne
    3. Cfale radiowe
    4. Dα
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: α – Cząstki α oddają całą energię w małej objętości tkanki, bardzo silnie jonizując.

  3. Które zalecenie chroni przed promieniowaniem?

    1. AZdejmuj osłony, by lepiej widzieć źródło
    2. BOglądaj źródło z bliska bez osłony
    3. CWydłużaj czas, zmniejszaj odległość
    4. DSkracaj czas, zwiększaj odległość, stosuj osłony
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Skracaj czas, zwiększaj odległość, stosuj osłony – To trzy podstawowe sposoby zmniejszenia dawki.

  4. Odległość od punktowego źródła γ zwiększamy dwukrotnie. Moc dawki

    1. Anie zmienia się
    2. Bmaleje 4 razy
    3. Cmaleje 2 razy
    4. Dmaleje 8 razy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: maleje 4 razy – Natężenie maleje jak 1/r², więc 2² = 4 razy.

  5. Moc dawki wynosi 10 µSv/h. Dawka po 3 h to

    1. A3,3 µSv
    2. B30 µSv
    3. C13 µSv
    4. D0,3 µSv
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 30 µSv – H = 10 µSv/h · 3 h = 30 µSv.

  6. Co najlepiej osłabi promieniowanie γ?

    1. ACienka folia aluminiowa
    2. BGruba warstwa ołowiu lub betonu
    3. CUbranie z bawełny
    4. DKartka papieru
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Gruba warstwa ołowiu lub betonu – γ jest bardzo przenikliwe – osłabiają je dopiero grube warstwy gęstych materiałów.

  7. (Dodatkowo) Dawka pochłonięta D to

    1. Amasa pochłonięta przez jednostkę energii
    2. Bliczba rozpadów na sekundę
    3. Cenergia wypromieniowana w ciągu sekundy
    4. Denergia pochłonięta przez jednostkę masy (Gy = J/kg)
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: energia pochłonięta przez jednostkę masy (Gy = J/kg) – D = E/m, gdzie E to pochłonięta energia, a m – masa tkanki.

  8. Czy każdy izotop promieniotwórczy jest równie groźny?

    1. ANie – ryzyko zależy od rodzaju promieniowania, dawki i sposobu narażenia
    2. BTak, jeśli ma długi czas połowicznego rozpadu
    3. CTak, zawsze
    4. DNie, groźne są tylko izotopy stabilne
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Nie – ryzyko zależy od rodzaju promieniowania, dawki i sposobu narażenia – O ryzyku decyduje narażenie, a nie sama nazwa izotopu.

Cały dział „Jądro atomowe (rozszerzenie)”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Rozwiąż quiz · 8 pytańFiszki · 9🔊 Posłuchaj notatki

Więcej: Fizyka, klasa 4

Foton: energia i pędAtom wodoru: poziomy i serie widmoweOdrzut atomu przy emisji fotonuFotoefekt: bilans energii i napięcie hamowaniaFale materii de Broglie’aObserwacja widma przez siatkę dyfrakcyjnąPrędkość światła jest taka sama dla wszystkichEnergia spoczynkowa, całkowita i pęd relatywistycznyKiedy wystarczy mechanika klasycznaNuklidy, izotopy i bilans reakcji jądrowejRozpady α, β⁻, β⁺ i promieniowanie γPrawo rozpadu i datowanie radiowęgloweDeficyt masy, energia wiązania i bilans energii reakcjiRozszczepienie jądra i reakcja łańcuchowaSynteza jądrowa i energia gwiazdPromieniowanie termiczne: prawo Wiena i Stefana–BoltzmannaKreacja i anihilacja par cząstka–antycząstkaElektrownia jądrowa, zastosowania i ewolucja gwiazdMechanika i grawitacja: którą zasadę wybrać?Drgania, ciepło i prąd: wzory do powtórkiFale i optyka: wzory i niepewność z wykresuAtom i jądro: zadania maturalne krok po krokuRozwiązanie zadania i karta wzorów CKE