Radioaktivní látky samovolně vysílají neviditelné radioaktivní (ionizující) záření alfa, beta nebo gama. Toto záření vzniká rozpadem atomových jader, rychlost radioaktivního rozpadu se charakterizuje poločasem rozpadu.
Základní potřeby:
- 128 stejných malých mincí
Provedení pokusu:
Jednou z charakteristických vlastností radioaktivních jader je, že se samovolně rozpadají. Doba, za kterou se rozpadne polovina jader přítomných na začátku, se nazývá poločas rozpadu T. Radioaktivní rozpad probíhá bez vnějšího zásahu a má statistický charakter, to znamená, že rozpad určitého jádra můžeme považovat za náhodný jev. Proto se dá radioaktivní rozpad určité skupiny jader modelovat jiným náhodným jevem - vrhem mincí. V obou případech totiž může nastat jen jedna ze dvou možností: jádro se buď rozpadne (při hodu mincí padne "hlava"), nebo nerozpadne (padne "orel").
Připravíme si 128 malých, např. desetiháléřových, mincí představujících počáteční počet radioaktivních, tj. dosud nerozpadlých jader. Do prvního sloupce tabulky zapíšeme počáteční počet 128. Pokus probíhá takto: postupně hodíme všemi mincemi a ty mince, na kterých padla "hlava", odkládáme stranou - jedná se o rozpadlá jádra. Mince, na kterých padl "orel", sečteme a výsledek zapíšeme do druhého sloupce tabulky. Těmito mincemi opět postupně házíme a mince, na kterých padla "hlava", zase odložíme stranou. Mince, na kterých padl "orel", sečteme a výsledek zapíšeme do třetího sloupce tabulky. Takto pokračujeme až do spotřebování všech mincí, až už i na poslední minci padla "hlava" (i poslední jádro z původního souboru se rozpadlo).
| zač. | T | 2T | 3T | 4T | 5T | 6T | 7T | 8T | 9T | 10T |
| 128 | 72 | 33 | 16 | 6 | 4 | 3 | 2 | 2 | 1 | 0 |
| 128 | 65 | 39 | 17 | 9 | 4 | 2 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 128 | 66 | 32 | 19 | 7 | 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 128 | 70 | 33 | 14 | 6 | 4 | 3 | 2 | 0 | 0 | 0 |
Údaj v prvním sloupci tabulky představuje původní počet radioaktivních jader (128), v každém dalším sloupci uveden je počet zbylých radioaktivních jader (na minci padl "orel") po uplynutí poločasu rozpadu T. V tabulce jsou údaje, které jsme získali při čtyřech našich pokusech. Při každém pokusu jsme sice dostali poněkud jiné výsledky (jedná se přece o náhodné jevy!), ale je dobře vidět, že za každý další poločas rozpadu T se rozpadne zhruba polovina předcházejícího množství radioaktivních jader. Ještě zřetelněji je to vidět na grafu sestrojeném z výsledků měření.
Z tabulky i grafů pro
jednotlivé pokusy je vidět, že po uplynutí desti poločasů rozpadu už
z původních radioaktivních jader nezbylo prakticky nic, látka přestala být
radioaktivní.
Pár slov o radioaktivitě:
Radioaktivitu objevil roku 1896 francouzský fyzik Henri Becquerel. Krátce potom vznikly první teorie stavby atomu a začala se bouřlivě rozvíjet nová vědecká odvětví, např. jaderná a kvantová fyzika. Jádra některých izotopů se samovolně rozpadají a přitom vyzařují radioaktivní záření. Rychlost radioaktivního rozpadu nelze žádným vnějším působením ovlivnit, poločas rozpadu T je doba, za kterou se rozpadne polovina jader přítomných na počátku. Ze zbývající poloviny se za další poločas rozpadu rozpadne opět polovina (tj. zbývá 1/4 původního množství) atd. Tato závislost (zákon radioaktivní přeměny) se vyjadřuje známou rovnicí
N1 = N0 . e -at
Naše pokusy s mincemi zákonitost radioaktivního rozpadu velmi dobře vystihují. Známé poločasy rozpadu se pohybují od zlomů sekundy až po miliardy let.