9-й класс онлайн читать: 2023 Физика Перышкин Учебник §66 «Биологическое действие радиации». Цитаты из пособия «Перышкин, Иванов: Физика. 9 класс. Базовый уровень. Учебник (3-е изд.) ФГОС» использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения, а также для дистанционного обучения в период невозможности посещения образовательного учреждения.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ учебника
§ 66. Биологическое действие радиации
Содержание параграфа (стр.311-315)
Известно, что радиоактивное излучение при определённых условиях может представлять опасность для здоровья живых организмов. В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа?
Дело в том, что α-, β- и γ-частицы, проходя через вещество, ионизируют его, выбивая электроны из молекул и атомов. Ионизация живой ткани нарушает жизнедеятельность клеток, из которых эта ткань состоит, что отрицательно сказывается на здоровье всего организма. Чем больше энергии получает человек от действующего на него потока частиц и чем меньше при этом масса человека (т. е. чем большая энергия приходится на каждую единицу массы), тем к более серьёзным нарушениям в его организме это приведёт.
✅ Энергию ионизирующего излучения, поглощённую облучаемым веществом (в частности, тканями организма) и рассчитанную на единицу массы, называют поглощённой дозой излучения.
Поглощённая доза излучения D равна отношению поглощённой телом энергии Е к его массе m:
D = E/m.
В СИ единицей поглощённой дозы излучения является грэй (Гр)
1 Гр = 1 Дж / 1 кг
Это означает, что поглощённая доза излучения будет равна 1 Гр, если веществу массой 1 кг передаётся энергия излучения 1 Дж.
В определённых случаях (например, при облучении мягких тканей живых существ рентгеновским или γ-излучением) поглощённую дозу можно измерять в рентгенах (Р): 1 Гр соответствует приблизительно 100 Р.
Чем больше поглощённая доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение. Но для достоверной оценки тяжести последствий, к которым может привести действие ионизирующих излучений, необходимо учитывать также, что при одинаковой поглощённой дозе разные виды излучений вызывают разные по величине биологические эффекты.
Биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, принято оценивать по сравнению с эффектом от рентгеновского или от γ-излучения. Например, при одной и той же поглощённой дозе биологический эффект от действия α-излучения будет в 20 раз больше, чем от γ-излучения, от действия быстрых нейтронов эффект может быть в 10 раз больше, чем от γ-излучения, от действия β-излучения – такой же, как от γ-излучения.
В связи с этим принято говорить, что коэффициент качества α-излучения равен 20, быстрых нейтронов – 10, при том что коэффициент качества γ-излучения (так же как рентгеновского и β-излучения) считается равным единице. Таким образом,
✅ коэффициент качества К показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия γ-излучения (при одинаковых поглощённых дозах).
Для оценки биологических эффектов была введена величина, называемая эквивалентной дозой.
Эквивалентная доза Н определяется как произведение поглощённой дозы D и коэффициента качества К:
Н = DК.
Эквивалентная доза может измеряться в тех же единицах, что и поглощённая, однако для её измерения существуют и специальные единицы.
В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв). Применяются также дольные единицы: миллизиверт (мЗв), микрозиверт (мкЗв) и др.
Из этой формулы следует, что для рентгеновского, γ- и β-излучений (для которых К = 1) 1 Зв соответствует поглощённой дозе 1 Гр, а для всех остальных видов излучения – дозе 1 Гр, умноженной на соответствующий данному излучению коэффициент качества.
При оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм учитывают и то, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака лёгких более вероятно, чем рака щитовидной железы. Другими словами, каждый орган и ткань имеют определённый коэффициент радиационного риска (для лёгких, например, он равен 0,12, а для щитовидной железы – 0,03).
Поглощённая и эквивалентная дозы зависят и от времени облучения (т. е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т. е. дозы накапливаются со временем.
Космическое излучение, радиоактивное излучение Земли и пр. создают естественный радиационный фон, который воздействует на человека. В результате этого в год организм человека поглощает около 2 • 10–3 Гр радиоактивного излучения. Эта доза не опасна для него. Предельно допустимая доза за год для человека равна 5 • 10–3 Гр, а для людей, работающих с источниками радиоактивного излучения, – 5 • 10–2 Гр. Полученная за короткое время доза излучения в 3–10 Гр является смертельной.
Следует знать способы защиты от радиации. Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – для этого нужно использовать специальные щипцы с длинными ручками.
Легче всего защититься от a–из лучения, так как оно обладает низкой проникающей способностью и поэтому задерживается, например, листом бумаги, одеждой, кожей человека. В то же время а–частицы, попавшие внутрь организма (с пищей, воздухом, через открытые раны), представляют большую опасность.
Гораздо большую проникающую способность имеет β-излучение, поэтому от его воздействия труднее защититься. Оно может проходить в воздухе расстояние до 5 м, способно проникать и в ткани организма (примерно на 1–2 см). Защитой от β-излучения может служить, например, слой алюминия толщиной в несколько миллиметров.
Ещё большей проникающей способностью обладает у–излучение, оно задерживается толстым слоем свинца или бетона. Поэтому γ-радиоактивные препараты хранят в толстостенных свинцовых контейнерах. По этой же причине в ядерных реакторах используют толстый бетонный слой, защищающий людей от γ-излучения и различных частиц (α-частиц, нейтронов, осколков деления ядер и пр.).
Вопросы на стр.315
- В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа?
- Что называют поглощённой дозой излучения? При большей или меньшей дозе излучение наносит организму человека больший вред, если все остальные условия одинаковы?
- Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Приведите примеры.
- Что показывает коэффициент качества излучения? Какую величину называют эквивалентной дозой излучения?
- Какой ещё фактор (помимо энергии, вида излучения и массы тела) следует учитывать при оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм?
- Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных частиц и излучений.
Возможные варианты ОТВЕТОВ
Ответ на вопрос № 1. В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа?
Радиация (α-, β-, γ-излучение) ионизирует атомы и молекулы живых тканей, выбивая электроны. Это нарушает работу клеток, что приводит к повреждению органов и систем организма. Чем больше энергия излучения и меньше масса тела, тем сильнее негативный эффект.
Ответ на вопрос № 2. Что называют поглощённой дозой излучения? При большей или меньшей дозе излучение наносит организму человека больший вред, если все остальные условия одинаковы?
- Поглощённая доза излучения (D)— это энергия излучения, поглощённая единицей массы вещества (например, тканями организма). Рассчитывается по формуле: D = Em.
Единица измерения — грэй (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг. - Чем больше поглощённая доза, тем сильнее вред для организма при прочих равных условиях.
Ответ на вопрос № 3. Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Приведите примеры.
Разные виды излучений вызывают различные биологические эффекты даже при одинаковой поглощённой дозе:
- α-излучение(коэффициент качества K=20) — в 20 раз опаснее γ-излучения.
- Быстрые нейтроны(K=10) — в 10 раз опаснее γ-излучения.
- β- и γ-излучение(K=1) — одинаковый эффект.
Ответ на вопрос № 4. Что показывает коэффициент качества излучения? Какую величину называют эквивалентной дозой излучения?
- Коэффициент качества (K)показывает, во сколько раз данный вид излучения опаснее γ-излучения при одинаковой поглощённой дозе.
- Эквивалентная доза (H)учитывает не только поглощённую дозу, но и опасность типа излучения:
H = D⋅K
Единица измерения — зиверт (Зв).
Ответ на вопрос № 5. Какой ещё фактор (помимо энергии, вида излучения и массы тела) следует учитывать при оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм?
- Время облучения— дозы накапливаются со временем.
- Чувствительность органов(коэффициент радиационного риска):
- Лёгкие (0.12) более уязвимы, чем щитовидная железа (0.03).
Ответ на вопрос № 6. Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных частиц и излучений.
- От α-излучения:
- Задерживается листом бумаги, одеждой, кожей.
- Главная опасность — попадание внутрь организма (с пищей, воздухом).
- От β-излучения:
- Требуется алюминиевая пластина (несколько мм).
- Проникает на 1–2 см в ткани.
- От γ-излучения:
- Защита: толстый слой свинца или бетона.
- Радиоактивные препараты хранят в свинцовых контейнерах.
- Общие меры:
- Использование щипцов с длинными ручками для работы с радиоактивными материалами.
- Ограничение времени воздействия.
- Увеличение расстояния от источника.
Вы смотрели: Физика Перышкин Учебник §66 онлайн читать. Цитаты из пособия «Перышкин, Иванов: Физика. 9 класс. Базовый уровень. Учебник (3-е изд.) ФГОС» использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения.
кто писал этот учебник гений