放射性崩壊で放出される放射線には3種類あります。磁場中での曲がり方で区別できます。
3種類の放射線:
| 種類 | 本体 | 電荷 | 透過力 |
|---|---|---|---|
| α線 | ⁴He 原子核 | +2e | 弱(紙で止まる) |
| β線 | 電子 | −e | 中(アルミ板) |
| γ線 | 電磁波 | 0 | 強(鉛板) |
磁場中ではα線とβ線は逆方向に曲がり、γ線は直進します。β線の方が曲がりが大きいのは質量が小さいためです。
$$N(t) = N_0 \left(\frac{1}{2}\right)^{t/T_{1/2}}$$ $$N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$$ $$T_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda} \fallingdotseq \frac{0.693}{\lambda}$$数値計算の確認:水素のエネルギー準位 \(E_n = -13.6/n^2\) eV より、\(n = 2\) → \(n = 1\) の遷移で \(\Delta E = 13.6 \times (1 - 1/4) = 10.2\) eV の光子を放出。波長は \(\lambda = hc/\Delta E = 1240 / 10.2 = 122\) nm です。振動数は \(2.47 \times 10^{15}\) Hz。
放射能の単位はベクレル(Bq)で、1 Bq = 1崩壊/秒です。放射線の人体への影響はシーベルト(Sv)で測ります。
放射線の3種類の性質(電荷・質量・透過力)は表で整理して覚えましょう。