Powstawanie 

Powstawanie 

promieniowania 

promieniowania 

jonizującego 

jonizującego 

korpuskularnego i 

korpuskularnego i 

elektromagnetycznego. 

elektromagnetycznego. 

    

    

Oksana Huk

Oksana Huk

 

 

 

 

Atom

Atom

Najmniejsza część pierwiastka 

Najmniejsza część pierwiastka 

zachowująca jego właściwości.

zachowująca jego właściwości.

Elementarne składniki atomu:

Elementarne składniki atomu:

Protony, elektrony, neutrony.

Protony, elektrony, neutrony.

 

 

 

 

Elektrony

Elektrony



Elektrony w atomach poruszają się w wokół małego, 

Elektrony w atomach poruszają się w wokół małego, 

dodatniego 

dodatniego 

jądra

jądra

 w obszarach zwanych 

 w obszarach zwanych 

powłokami 

powłokami 

elektronowymi

elektronowymi

 bądź orbitalami. Zachowanie elektronu w 

 bądź orbitalami. Zachowanie elektronu w 

atomie zdeterminowane jest przez elektromagnetyczne 

atomie zdeterminowane jest przez elektromagnetyczne 

oddziaływanie z dodatnim jądrem oraz pozostałymi 

oddziaływanie z dodatnim jądrem oraz pozostałymi 

elektronami. 

elektronami. 



Obojętny atom-

Obojętny atom-

 posiada tyle samo elektronów (powłoki) co 

 posiada tyle samo elektronów (powłoki) co 

protonów (jądro). 

protonów (jądro). 



Dostarczenie energii z zewnątrz powoduje 

Dostarczenie energii z zewnątrz powoduje 

wzbudzenie 

wzbudzenie 

elektronów

elektronów

 do wyższych stanów bądź jonizację atomu 

 do wyższych stanów bądź jonizację atomu 

(oderwanie elektronu). Zwykle w procesach takich 

(oderwanie elektronu). Zwykle w procesach takich 

wzbudzane są tylko elektrony z najwyższych powłok 

wzbudzane są tylko elektrony z najwyższych powłok 

zwanych walencyjnymi, jednak promieniowanie o dużej 

zwanych walencyjnymi, jednak promieniowanie o dużej 

energii wzbudza lub odrywa od atomu elektrony z 

energii wzbudza lub odrywa od atomu elektrony z 

głębszych powłok.

głębszych powłok.

 

 

 

 

Jądro atomowe (nuklid)

Jądro atomowe (nuklid)

protony + neutrony = 

protony + neutrony = 

nukleony

nukleony



Protony

Protony



Obdarzone elementarnym 

Obdarzone elementarnym 

dodatnim ładunkiem 

dodatnim ładunkiem 

elektrycznym 

elektrycznym 

e=1,6021*10 

e=1,6021*10 

-19 

-19 

C

C



m

m

p

p

=1839,6 m

=1839,6 m

e  

e  

(spoczynkowa)

(spoczynkowa)



Neutrony

Neutrony



Elektrycznie obojętny

Elektrycznie obojętny



Masa 0,1% większa od 

Masa 0,1% większa od 

masy protonu i wynosi 

masy protonu i wynosi 

m

m

n

n

=1836,6 m

=1836,6 m

e

e

 

 

 

 

Liczba masowa, liczba 

Liczba masowa, liczba 

atomowa

atomowa



A- liczba masowa 

A- liczba masowa 

(protony + neutrony)

(protony + neutrony)



Z- liczba atomowa 

Z- liczba atomowa 

(protony)

(protony)



E- symbol 

E- symbol 

pierwiastka

pierwiastka



N=A-Z

N=A-Z

A

Z

E

 

 

 

 



Atomy tego samego pierwiastka, 

Atomy tego samego pierwiastka, 

mające tę samą liczbę atomową, 

mające tę samą liczbę atomową, 

oznaczone tym samym symbolem, a 

oznaczone tym samym symbolem, a 

różniące się liczbą masową 

różniące się liczbą masową 

nazywamy 

nazywamy 

izotopami

izotopami

, np. izotopy 

, np. izotopy 

wodoru:

wodoru:

1

2

3

1

1

1

,

,

H H H

 

 

 

 



Jądra atomowe o tej samej liczbie 

Jądra atomowe o tej samej liczbie 

nukleonów A, różniące się liczbą 

nukleonów A, różniące się liczbą 

atomową Z nazywamy 

atomową Z nazywamy 

izobarami

izobarami

, np. 

, np. 

14

14

14

6

7

8

,

,

C N O

 

 

 

 



Jądra zawierające taką samą liczbę 

Jądra zawierające taką samą liczbę 

neutronów (A-Z), a mają różne liczby 

neutronów (A-Z), a mają różne liczby 

Z i A nazywami 

Z i A nazywami 

izotonami

izotonami

, np. 

, np. 

6

7

9

2

3

5

,

,

He Li B

 

 

 

 



Istnieją nuklidy promieniotwórcze o 

Istnieją nuklidy promieniotwórcze o 

tych samych wartościach liczb 

tych samych wartościach liczb 

masowej A i atomowej Z, które różnią 

masowej A i atomowej Z, które różnią 

się energią, czyli właściwościami 

się energią, czyli właściwościami 

promieniotwórczymi (energia 

promieniotwórczymi (energia 

emitowanych cząstek, okres 

emitowanych cząstek, okres 

połowicznego rozpadu). Nazywamy je 

połowicznego rozpadu). Nazywamy je 

izomerami

izomerami

. 

. 

 

 

 

 

Promień jądra atomowego

Promień jądra atomowego



Jądra mają rozmiary rzędu 10

Jądra mają rozmiary rzędu 10

-14

-14

 – 10

 – 10

-

-

15

15

 m, co stanowi około 1/100000 

 m, co stanowi około 1/100000 

rozmiaru atomu. Jednak to w jądrze 

rozmiaru atomu. Jednak to w jądrze 

skupione jest ponad 99,9% masy 

skupione jest ponad 99,9% masy 

atomu. 

atomu. 



Promień jądra o liczbie masowej A:

Promień jądra o liczbie masowej A:

3

15

1,4

10

R

A

m

-

=

�

 

 

 

 

Masa jąder atomowych

Masa jąder atomowych

Energia wiązania jądra

Energia wiązania jądra



Podawana w 

Podawana w 

jednostkach atomowych

jednostkach atomowych

. Masa jąder węgla z definicji 

. Masa jąder węgla z definicji 

wynosi 12 jednostek atomowych. Wartość atomowej jednostki 

wynosi 12 jednostek atomowych. Wartość atomowej jednostki 

masy wynosi 1,661x10

masy wynosi 1,661x10

-27

-27

 kg

 kg



Jest mniejsza niż suma mas składników jądra. Różnica ∆M między 

Jest mniejsza niż suma mas składników jądra. Różnica ∆M między 

masą nukleonów wchodzących w skład jądra a masą jądra M 

masą nukleonów wchodzących w skład jądra a masą jądra M 

nazywamy defektem masy:

nazywamy defektem masy:



Korzystając z 

Korzystając z 

równoważności Einsteina

równoważności Einsteina

 pomiędzy masą a energią 

 pomiędzy masą a energią 

(E=mc

(E=mc

2

2

), po pomnożeniu ∆M przez c

), po pomnożeniu ∆M przez c

2

2

 otrzymujemy wzór, 

 otrzymujemy wzór, 

określający 

określający 

∆E wiązania jądra: 

∆E wiązania jądra: 

(

)

( , )

p

n

M

Z m

A Z m

M Z A

�

�

D =

� + -

� -

�

�

2

2

(

)

( , )

p

n

E

M c

Z m

A Z m

M Z A c

�

�

D =D � =

� + -

� -

�

�

�

 

 

 

 



Średnia energia wiązania przypadająca na jeden nukleon-

Średnia energia wiązania przypadająca na jeden nukleon-

 dzielimy 

 dzielimy 

otrzymaną zależność przez liczbę nukleonów A (wyrażana w MeV) 

otrzymaną zależność przez liczbę nukleonów A (wyrażana w MeV) 

1Mev=10

1Mev=10

6 

6 

eV 1eV=1,602x10

eV 1eV=1,602x10

-19

-19

 J

 J



Zależna jest ona od liczby nukleonów w jądrze 

Zależna jest ona od liczby nukleonów w jądrze 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/53/Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg/400px-

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/53/Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg/400px-

Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg.png

Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg.png

 

 

 

 

Siły jądrowe

Siły jądrowe

siły, które wiążą ze sobą protony i neutrony w jądrze atomowym. Są 

siły, które wiążą ze sobą protony i neutrony w jądrze atomowym. Są 

szczególnym przypadkiem oddziaływań silnych.

szczególnym przypadkiem oddziaływań silnych.

Ich właściwości:

Ich właściwości:



krótki zasięg

krótki zasięg



są siłami 

są siłami 

przyciągającymi,

przyciągającymi,

 dla bardzo małych odległości między 

 dla bardzo małych odległości między 

nukleonami stają się siłami

nukleonami stają się siłami

 odpychającymi 

 odpychającymi 



w przybliżeniu siły p-p, n-p i n-n są równe 

w przybliżeniu siły p-p, n-p i n-n są równe 



występują tylko w jądrach atomowych, bo są 

występują tylko w jądrach atomowych, bo są 

krótkozasięgowe 

krótkozasięgowe 



siła tych oddziaływań jest ok. stokrotnie większa od sił 

siła tych oddziaływań jest ok. stokrotnie większa od sił 

elektrostatycznych 

elektrostatycznych 



wykazują niezależność od ładunku elektrycznego 

wykazują niezależność od ładunku elektrycznego 



występują tylko pomiędzy nukleonami 

występują tylko pomiędzy nukleonami 



mają charakter 

mają charakter 

dwuciałowy

dwuciałowy

, tzn. obecność innych nukleonów ma 

, tzn. obecność innych nukleonów ma 

niewielki wpływ na oddziaływanie pary nukleonów 

niewielki wpływ na oddziaływanie pary nukleonów 



wykazują tzw. 

wykazują tzw. 

wysycenie

wysycenie

: za pomocą sił jądrowych oddziałują na 

: za pomocą sił jądrowych oddziałują na 

siebie tylko najbliżej leżące nukleony 

siebie tylko najbliżej leżące nukleony 

 

 

 

 

Rozpady promieniotwórcze

Rozpady promieniotwórcze



Trwałość jąder atomowych zależy od liczby nukleonów (A) 

Trwałość jąder atomowych zależy od liczby nukleonów (A) 

oraz od stosunku N/Z

oraz od stosunku N/Z



Najtrwalsze nukleony- 25≤A≤150 (energia wiązania 

Najtrwalsze nukleony- 25≤A≤150 (energia wiązania 

przypadająca na jeden nukleon jest największa)

przypadająca na jeden nukleon jest największa)



Jądra o parzystych liczbach N i Z są trwalsze od jąder gdzie 

Jądra o parzystych liczbach N i Z są trwalsze od jąder gdzie 

jedna z tych liczb jest nieparzysta.

jedna z tych liczb jest nieparzysta.



Trwałe są jądra o takiej samej liczbie protonów i neutronów.

Trwałe są jądra o takiej samej liczbie protonów i neutronów.



Liczba neutronów wyraźnie różna od liczby protonów- 

Liczba neutronów wyraźnie różna od liczby protonów- 

tendencja do rozpadu 

tendencja do rozpadu 

β

β

 

 



Wszystkie ciężkie jądra A≥210 są promieniotwórcze 

Wszystkie ciężkie jądra A≥210 są promieniotwórcze 

(rozpadają się).

(rozpadają się).



Dla jąder o Z≤83 nie ma żadnego trwałego izotopu.

Dla jąder o Z≤83 nie ma żadnego trwałego izotopu.

 

 

 

 

Promieniotwórczość

Promieniotwórczość



Właściwość wzbudzonych jąder 

Właściwość wzbudzonych jąder 

atomów do samorzutnego rozpadu i 

atomów do samorzutnego rozpadu i 

emisji cząstek 

emisji cząstek 

α

α

 , 

 , 

β

β

, fotonów 

, fotonów 

γ

γ

. 

. 



Naturalna promieniotwórczość.

Naturalna promieniotwórczość.

 

 

 

 

Prawo rozpadu 

Prawo rozpadu 

promieniotwórczego

promieniotwórczego



Liczba jąder rozpadających się w jednostce 

Liczba jąder rozpadających się w jednostce 

czasu dN/dt jest proporcjonalna do liczby N 

czasu dN/dt jest proporcjonalna do liczby N 

jąder istniejących, czyli tych, które nie 

jąder istniejących, czyli tych, które nie 

uległy rozpadowi:

uległy rozpadowi:

λ

λ

 –stała rozpadu promieniotwórczego, oznacza 

 –stała rozpadu promieniotwórczego, oznacza 

prawdopodobieństwo rozpadu promieniotwórczego 

prawdopodobieństwo rozpadu promieniotwórczego 

nuklidu w czasie

nuklidu w czasie

dN

N

dt

l

=-

 

 

 

 

Okres połowicznego rozpadu

Okres połowicznego rozpadu

  

  

 

 

N

N

0

0

- liczba jąder pierwiastka w chwili t=0

- liczba jąder pierwiastka w chwili t=0

 

 

N- liczba jąder pierwiastka po czasie t

N- liczba jąder pierwiastka po czasie t

 

 

t, e- podstawa logarytmu naturalnego

t, e- podstawa logarytmu naturalnego

0

t

N N e

l

-

=

 

 

 

 

http://www.stantop.pl/fiza/IPJ/rys2r1.JPG

http://www.stantop.pl/fiza/IPJ/rys2r1.JPG

 

 

 

 

Rozpad 

Rozpad 

α

α

 

 



Jądra helu

Jądra helu



Ek cząsteczek

Ek cząsteczek

 alfa mieści się w granicach 

 alfa mieści się w granicach 

2-9 MeV. Zależna jest od stałej rozpadu i 

2-9 MeV. Zależna jest od stałej rozpadu i 

determinuje okres połowicznego rozpadu.

determinuje okres połowicznego rozpadu.



Prawdopodobieństwo rozpadu jest tym 

Prawdopodobieństwo rozpadu jest tym 

większe im większa liczba Z.

większe im większa liczba Z.



Jądra bardzo ciężkich atomów A≥210

Jądra bardzo ciężkich atomów A≥210

4

4

2

2

A

A

Z

Z

X

Y

a

-

-

�

+

4

2

He

 

 

 

 

Rozpad 

Rozpad 

β

β

 

 

β

β

Rozpad β

Rozpad β

 

+

+

Rozpad β

Rozpad β

 

-

-

Wychwyt

Wychwyt

 

 

elektronu orbitalnego

elektronu orbitalnego

 

 

 

 

Rozpad 

Rozpad 

β

β

-

-



Z jądra wyrzucany elektron

Z jądra wyrzucany elektron



Poprzedzone przemianą w jądrze neutronu 

Poprzedzone przemianą w jądrze neutronu 

w proton, elektron i antyneutrino

w proton, elektron i antyneutrino



Zachowane: energia, pęd, spin, ładunek 

Zachowane: energia, pęd, spin, ładunek 

elektryczny, liczba nukleonów

elektryczny, liczba nukleonów



Nadmiar neutronów w stosunku do 

Nadmiar neutronów w stosunku do 

protonów

protonów

1

1

0

0

1

1

n

p

e v

+

-

�

+

+%

0

1

1

A

A

Z

Z

X

Y

v

b

+

-

�

+

+%

 

 

 

 

Rozpad 

Rozpad 

β

β

+

+



Z jąder emitowane 

Z jąder emitowane 

pozytony 

pozytony 

(dodatnie elektrony)

(dodatnie elektrony)



Przemiana protonu w neutron, 

Przemiana protonu w neutron, 

pozyton i neutrino:

pozyton i neutrino:



Nadmiar protonów do liczby 

Nadmiar protonów do liczby 

neutronów.

neutronów.

1

1

0

1

0

1

p

n

e v

+

+

�

+

+

0

1

1

A

A

Z

Z

X

Y

v

b

-

+

�

+

+

 

 

 

 

Rozpady 

Rozpady 

β

β

+

+

 i β

 i β

-

-



Ek emitowanych cząstek 

Ek emitowanych cząstek 

nie jest 

nie jest 

stała

stała

, lecz tworzy 

, lecz tworzy 

widmo ciągłe

widmo ciągłe

. 

. 

(różny możliwy podział energii 

(różny możliwy podział energii 

między elektron a neutrino czy 

między elektron a neutrino czy 

pozyton a neutrino)

pozyton a neutrino)



Suma energii emitowanych podczas 

Suma energii emitowanych podczas 

rozpadu jest 

rozpadu jest 

stała

stała

.

.

 

 

 

 

Wychwyt elektronu 

Wychwyt elektronu 

orbitalnego

orbitalnego



Przekształcenie neutronu w proton w 

Przekształcenie neutronu w proton w 

jądrze (elektron z powłoki K)

jądrze (elektron z powłoki K)



Towarzyszy emisja neutrina

Towarzyszy emisja neutrina



Jądro zwiększa o 1 liczbę porządkową.

Jądro zwiększa o 1 liczbę porządkową.

1

0

1

1

1

0

p

e

n v

+

-

+

�

+

0

1

1

A

A

Z

Z

X

e

Y v

-

+

+

�

+

 

 

 

 

Przemiana 

Przemiana 

γ

γ

 

 



Emisja fotonu 

Emisja fotonu 

γ

γ

 (kwant promieniowania 

 (kwant promieniowania 

elektromagnetycznego o bardzo dużej energii 

elektromagnetycznego o bardzo dużej energii 

od 1 MeV do 4 MeV)

od 1 MeV do 4 MeV)



Po przejściu jądra pierwiastka 

Po przejściu jądra pierwiastka 

promieniotwórczego ze stanu wzbudzonego do 

promieniotwórczego ze stanu wzbudzonego do 

stanu o niższej energii.

stanu o niższej energii.



Zazwyczaj towarzyszy przemianom 

Zazwyczaj towarzyszy przemianom 

α lub β

α lub β

*

A

A

Z

Z

X

X g

�

+

 

 

 

 

Promieniowanie X

Promieniowanie X

Promieniowanie rentgenowskie

Promieniowanie rentgenowskie

 to 

 to 

rodzaj promieniowania 

rodzaj promieniowania 

elektromagnetycznego, którego 

elektromagnetycznego, którego 

długość fali mieści się w zakresie od 

długość fali mieści się w zakresie od 

10 

10 

pm do 10 nm

pm do 10 nm

. Zakres promieniowania 

. Zakres promieniowania 

rentgenowskiego znajduje się pomiędzy 

rentgenowskiego znajduje się pomiędzy 

ultrafioletem i promieniowaniem 

ultrafioletem i promieniowaniem 

gamma. Znanym skrótem nazwy jest 

gamma. Znanym skrótem nazwy jest 

promieniowanie rtg

promieniowanie rtg

. 

. 

 

 

 

 

Widmo fal 

Widmo fal 

elektromagnetycznych

elektromagnetycznych

 

 

 

 

Promieniowanie X

Promieniowanie X

Promieniowanie rentgenowskie uzyskuje się w praktyce (np. 

Promieniowanie rentgenowskie uzyskuje się w praktyce (np. 

w 

w 

lampie rentgenowskiej

lampie rentgenowskiej

) poprzez wyhamowywanie 

) poprzez wyhamowywanie 

rozpędzonych elektronów na materiale o dużej (powyżej 20) 

rozpędzonych elektronów na materiale o dużej (powyżej 20) 

liczbie atomowej 

liczbie atomowej 

(promieniowanie hamowania

(promieniowanie hamowania

), efektem 

), efektem 

czego jest powstanie promieniowania o charakterystyce 

czego jest powstanie promieniowania o charakterystyce 

ciągłej, na którym widoczne są również piki pochodzące od 

ciągłej, na którym widoczne są również piki pochodzące od 

promieniowania charakterystycznego anody (rozpędzone 

promieniowania charakterystycznego anody (rozpędzone 

elektrony wybijają elektrony z atomów anody). Luki po 

elektrony wybijają elektrony z atomów anody). Luki po 

wybitych elektronach na dolnych powłokach elektronowych 

wybitych elektronach na dolnych powłokach elektronowych 

pozostają puste do czasu, aż zapełnią je elektrony z wyższej 

pozostają puste do czasu, aż zapełnią je elektrony z wyższej 

powłoki. Elektron przechodząc z wyższego stanu emituje 

powłoki. Elektron przechodząc z wyższego stanu emituje 

kwant promieniowania rentgenowskiego - następuje emisja 

kwant promieniowania rentgenowskiego - następuje emisja 

charakterystycznego promieniowania X. Promieniowanie X 

charakterystycznego promieniowania X. Promieniowanie X 

powstaje także w wyniku 

powstaje także w wyniku 

wychwytu elektronu

wychwytu elektronu

, tj. gdy jądro 

, tj. gdy jądro 

przechwytuje znajdujący się na powłoce K elektron, w 

przechwytuje znajdujący się na powłoce K elektron, w 

wyniku czego powstaje wolne miejsce, na które spadają 

wyniku czego powstaje wolne miejsce, na które spadają 

elektrony z wyższych powłok i następuje emisja kwantu X. 

elektrony z wyższych powłok i następuje emisja kwantu X. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Promieniowanie gamma

Promieniowanie gamma



Wysokoenergetyczna forma 

Wysokoenergetyczna forma 

promieniowania 

promieniowania 

elektromagnetycznego

elektromagnetycznego



Promieniowanie gamma 

Promieniowanie gamma 

wytwarzane jest w wyniku 

wytwarzane jest w wyniku 

przemian jądrowych

przemian jądrowych

 albo 

 albo 

zderzeń jąder lub cząstek 

zderzeń jąder lub cząstek 

subatomowych, a 

subatomowych, a 

promieniowanie 

promieniowanie 

rentgenowskie, w wyniku 

rentgenowskie, w wyniku 

zderzeń elektronów z 

zderzeń elektronów z 

atomami

atomami

.

.



Promieniowanie gamma 

Promieniowanie gamma 

jest 

jest 

promieniowaniem 

promieniowaniem 

jonizującym

jonizującym

 i 

 i 

przenikliwym

przenikliwym

. 

. 

 

 

 

 

 

 

Źródła promieniowanie 

Źródła promieniowanie 

gamma

gamma



Przemiana jądrowa

Przemiana jądrowa

 – jądra atomowe izotopów 

 – jądra atomowe izotopów 

promieniotwórczych po rozpadzie znajdują się w 

promieniotwórczych po rozpadzie znajdują się w 

stanie wzbudzonym. Powrót do stanu 

stanie wzbudzonym. Powrót do stanu 

podstawowego, o niższej energii, powoduje emisję 

podstawowego, o niższej energii, powoduje emisję 

fotonu gamma.

fotonu gamma.

 

 



Reakcja syntezy

Reakcja syntezy

 – dwa jądra atomowe zderzają się, 

 – dwa jądra atomowe zderzają się, 

tworząc nowe jądro w stanie wzbudzonym. Jego 

tworząc nowe jądro w stanie wzbudzonym. Jego 

przejściu do stanu podstawowego może towarzyszyć 

przejściu do stanu podstawowego może towarzyszyć 

emisja jednego lub wielu kwantów gamma. 

emisja jednego lub wielu kwantów gamma. 



Anihilacja

Anihilacja

 – zderzenie 

 – zderzenie 

cząstki i antycząstki

cząstki i antycząstki

, np. 

, np. 

elektronu i pozytonu, powoduje zniknięcie obu tych 

elektronu i pozytonu, powoduje zniknięcie obu tych 

cząstek i emisję co najmniej dwóch fotonów gamma 

cząstek i emisję co najmniej dwóch fotonów gamma 

 

 

 

 

Literatura

Literatura



F. Jaroszyk (red.), „Biofizyka”, PZWL, 

F. Jaroszyk (red.), „Biofizyka”, PZWL, 

Warszawa, 2001. 

Warszawa, 2001. 



J. Sawicka, A. Janich-Kilian,

J. Sawicka, A. Janich-Kilian,

 

 

W. Cejner-

W. Cejner-

Mania, G. Urbańczyk „Tablice 

Mania, G. Urbańczyk „Tablice 

Chemiczne”, Podkowa, Gdańsk 2002

Chemiczne”, Podkowa, Gdańsk 2002



www.wikipedia.pl

www.wikipedia.pl