Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц . Открытие радиоактивности. 11 класс. Физика.

Комментарии преподавателя

Открытие радиоактивности Беккерелем

Мы на­чи­на­ем изу­че­ние новой темы «Стро­е­ние атома и атом­но­го ядра». Нач­нем мы ее с изу­че­ния яв­ле­ния ра­дио­ак­тив­но­сти. Мы будем го­во­рить о том, что ра­дио­ак­тив­ность яв­ля­ет­ся под­твер­жде­ни­ем слож­но­сти стро­е­ния ато­мов.

Ра­дио­ак­тив­ность была от­кры­та в 1896 году фран­цуз­ским фи­зи­ком Анри Бек­ке­ре­лем. Если взять фос­фор, по­дер­жать его на свету, потом вне­сти в тем­ную ком­на­ту, можно за­ме­тить, что он про­дол­жа­ет све­тить­ся. Как это про­ис­хо­дит, по­че­му это про­ис­хо­дит, при каких усло­ви­ях? В связи с тем, что в 1895 году дру­гой уче­ный – Рент­ген – от­крыл рент­ге­нов­ские лучи, Бек­ке­рель решил вы­яс­нить, как свя­за­ны рент­ге­нов­ские лучи с таким све­че­ни­ем. В по­ис­ках от­ве­та на эти во­про­сы Бек­ке­рель за­ни­мал­ся ис­сле­до­ва­ни­ем из­лу­че­ний, ко­то­рые со­зда­ют соли урана.

Опыт Бек­ке­ре­ля был до­ста­точ­но про­стым. Он брал соли урана, за­во­ра­чи­вал их в тем­ную плот­ную бу­ма­гу, а затем вы­став­лял на солн­це, чтобы по­смот­реть, как на­коп­лен­ная энер­гия потом будет пе­ре­из­лу­чать­ся этим ве­ще­ством. Но слу­чи­лось так, что од­на­ж­ды он за­ме­тил, что фо­то­пла­стин­ка за­све­чи­ва­ет­ся, даже когда соли урана на солн­це не вы­став­ля­лись. Имен­но это при­ве­ло к от­кры­тию ра­дио­ак­тив­но­сти. Сам Бек­ке­рель это из­лу­че­ние на­зы­вал Х-лу­ча­ми по ана­ло­гии с лу­ча­ми Рент­ге­на. И в даль­ней­шем, изу­чая из­лу­че­ния солей урана, он при­шел к вы­во­ду: это как раз лучи, ко­то­рые свя­за­ны с осо­бен­но­стя­ми са­мо­го ве­ще­ства, – на­ли­чие урана обес­пе­чи­ва­ет вот это самое Х-из­лу­че­ние.

Открытия супругов Кюри

Вслед за Бек­ке­ре­лем за изу­че­ние ра­дио­ак­тив­но­сти при­ня­лись и дру­гие уче­ные. В первую оче­редь фран­цуз­ские уче­ные Мария Скло­дов­ская-Кю­ри и ее муж Пьер Кюри. Су­пру­ги Кюри, в те­че­ние двух лет изу­чая во­прос, свя­зан­ный с ра­дио­ак­тив­но­стью, уста­но­ви­ли, что и дру­гие эле­мен­ты об­ла­да­ют ана­ло­гич­ным из­лу­че­ни­ем, не толь­ко уран, а, на­при­мер, торий.

Ис­сле­дуя ра­дио­ак­тив­ность, Кюри уда­лось по­лу­чить ряд новых хи­ми­че­ских эле­мен­тов (рис. 1). Один эле­мент – это радий. Радий – в пе­ре­во­де «лу­чи­стый»; как ока­за­лось, он в мил­ли­о­ны раз более ак­ти­вен, чем уран. Вто­рой эле­мент – по­ло­ний, менее ак­тив­ный, но тоже об­ла­да­ю­щий ра­дио­ак­тив­но­стью. Он, кста­ти, на­зван в честь ро­ди­ны Марии Скло­дов­ской-Кю­ри – Поль­ши.

Рис. 1. Неко­то­рые ра­дио­ак­тив­ные эле­мен­ты

Опыт Резерфорда по изучению радиоактивности

Вслед за су­пру­га­ми Кюри изу­че­ни­ем ра­дио­ак­тив­но­сти стал за­ни­мать­ся ан­глий­ский уче­ный Эр­нест Ре­зер­форд. И в 1899 году он про­вел экс­пе­ри­мент по изу­че­нию со­ста­ва ра­дио­ак­тив­но­го из­лу­че­ния. В чем за­клю­чал­ся опыт Э.Ре­зер­фор­да?

В свин­цо­вый ци­линдр была по­ме­ще­на соль урана. Через очень узкое от­вер­стие в этом ци­лин­дре луч по­па­дал на фо­то­пла­стин­ку, рас­по­ло­жен­ную над этим ци­лин­дром (рис. 2).

Рис. 2. Схема опыта Ре­зер­фор­да

В самом на­ча­ле экс­пе­ри­мен­та маг­нит­но­го поля не было. По­это­му фо­то­пла­стин­ка так же, как и в опы­тах су­пру­гов Кюри, так же, как в опы­тах А. Бек­ке­ре­ля, за­све­чи­ва­лась в одной точке. Затем было вклю­че­но маг­нит­ное поле, при­чем так, что ве­ли­чи­на этого маг­нит­но­го поля могла из­ме­нять­ся. В ре­зуль­та­те при малом зна­че­нии маг­нит­но­го поля луч раз­де­лил­ся на две со­став­ля­ю­щие. А когда маг­нит­ное поле стало еще боль­ше, по­яви­лось тре­тье тем­ное пятно. Вот эти пятна, ко­то­рые об­ра­зо­ва­лись на фо­то­пла­стин­ке, на­зва­ли a-, b-, и g-лу­ча­ми.

Свойства радиоактивных лучей

Вме­сте с Ре­зер­фор­дом над про­бле­мой изу­че­ния ра­дио­ак­тив­но­сти ра­бо­тал ан­глий­ский химик по фа­ми­лии Содди. Содди вме­сте с Ре­зер­фор­дом по­ста­ви­ли экс­пе­ри­мент по изу­че­нию хи­ми­че­ских свойств этих из­лу­че­ний. Стало ясно, что:

a-лучи – поток до­ста­точ­но быст­рых ядер ато­мов гелия,

b-лучи – на самом деле поток быст­рых элек­тро­нов,

g-лучи – элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние вы­со­кой ча­сто­ты.

Сложное строение атома

Вы­яс­ни­лось, что внут­ри ядра, внут­ри атома про­ис­хо­дят некие слож­ные про­цес­сы, ко­то­рые при­во­дят к та­ко­му из­лу­че­нию. Вспом­ним, что само слово «атом» в пе­ре­во­де с гре­че­ско­го озна­ча­ет «неде­ли­мый». И со вре­мен Древ­ней Гре­ции все счи­та­ли, что атом – это мель­чай­шая ча­сти­ца хи­ми­че­ско­го эле­мен­та со всеми его свой­ства­ми, и уже мень­ше этой ча­сти­цы в при­ро­де не су­ще­ству­ет. В ре­зуль­та­те от­кры­тия ра­дио­ак­тив­но­сти, са­мо­про­из­воль­но­го из­лу­че­ния раз­лич­ных элек­тро­маг­нит­ных волн и новых ча­стиц ядер ато­мов можно го­во­рить о том, что и атом тоже яв­ля­ет­ся де­ли­мым. Атом тоже со­сто­ит из че­го-то и имеет слож­ную струк­ту­ру.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл  в любое удобное для вас время.
 

Использованные источники:

• https://www.youtube.com/watch?v=Va5WW3WsMiw
• http://www.youtube.com/watch?v=cPac4PdR8fU
• http://www.youtube.com/watch?v=2Jd6EOlGSKA
   

Файлы