Radioaktywność jako dowód złożonej struktury atomów (Zaritsky AN)

Obecnie fizyka jądrowa jest jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin fizyki. Ponadto prawie każdy mieszkaniec naszej planety słyszał o strasznej tragedii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu w 1986 roku. To wydarzenie pokazało całemu światu, jak niebezpieczny może być tak zwany „pokojowy atom”. Tak więc w tej części omówimy bardzo interesującą, ale często niebezpieczną sekcję nauk fizycznych.

Około 2500 lat temu starożytny grecki filozof Demokryt wprowadził założenie, że wszystkie substancje składają się z tak zwanych atomów, co w tłumaczeniu oznacza „niepodzielny”.

Ale już od połowy XIX wieku, w wyniku wielu eksperymentów, zaczęły pojawiać się dane, które rozważały to założenie i wskazywały na obecność złożonej struktury atomowej.

Impulsem do aktywnych badań w dziedzinie struktury atomowej było odkrycie promieni rentgenowskich, po którym wielu naukowców zainteresowało się tym tematem. Po przeprowadzeniu dużej liczby eksperymentów, niektórzy naukowcy doszli do wniosku, że promienie rentgenowskie mogą wystąpić podczas krótkotrwałej luminescencji niektórych substancji po oświetleniu światłem słonecznym. Takie substancje obejmują, na przykład, niektóre sole uranu. Jeden z nich został użyty przez francuskiego fizyka Becquerela do weryfikacji opisanego zjawiska.

W 1896 r. Wziął ziarna soli uranowej, umieścił je na płytce fotograficznej owiniętej czarnym papierem i wyniósł na kilka godzin na słońce (płyta fotograficzna jest światłoczułym materiałem fotograficznym, który jest stałym podłożem (zwykle szklanym) pokrytym emulsją światłoczułą, ryc. 1 ).

Rys. 1. Płyta fotograficzna

Po rozwinięciu pojawiły się na nim ciemne plamy, które dowiodły obecności promieniowania przez sól uranu, która przechodzi przez czarny papier. Następnie naukowiec postanowił nieznacznie zmienić warunki eksperymentu, ale pogoda uniemożliwiła mu to, a on położył na stole płytę fotograficzną i sól uranową, a między nimi ułożył miedziany krzyż. Gdy pogoda nie poprawiła się po kilku dniach, Becquerel postanowił opracować płytę i odkrył, że na niej pojawił się zarys krzyża. Dowodzi to, że światło słoneczne nie ma związku z efektem, a sama sól uranu, bez wpływu czynników zewnętrznych, emituje niewidzialne promieniowanie.

Później takie promieniowanie będzie nazywane radioaktywnym (z łaciny. Radio - promieniowane i aktywne - skuteczne), zdolność niektórych substancji do promieniowania radioaktywnego - radioaktywność i substancje chemiczne, których jądra są podatne na takie promieniowanie - pierwiastki radioaktywne.

Później, w 1898 roku, francuscy naukowcy, laureaci Nagrody Nobla Pierre Curie i Maria Skladovskaya-Curie odkryli dwa nowe pierwiastki radioaktywne, rad i polon, których promieniowanie było znacznie silniejsze.

Po odkryciu pierwiastków radioaktywnych rozpoczęto badanie fizycznej natury ich promieniowania. W 1899 r., Pod kierownictwem angielskiego fizyka Ernesta Rutherforda, odkryto, że promieniowanie radioaktywne jest niejednorodne, w wyniku czego emitowane są różne cząstki.

Na zdjęciu widać schemat tego eksperymentu.

Rys. 2. Doświadczenie

Substancja radioaktywna została umieszczona w ołowianym pojemniku z małym otworem. Ołów może osłaniać promieniowanie we wszystkich kierunkach, z wyjątkiem otworu. Wiązka promieniowania wychodząca z otworu wpadła najpierw do silnego pola magnetycznego magnesu trwałego, a następnie na płytkę fotograficzną umieszczoną naprzeciw otworu. Na płytce fotograficznej po manifestacji wykryto trzy ciemne plamki, które świadczyły o podziale promieniowania radioaktywnego na trzy składniki.

Rys. 3. Ilustracja doświadczenia

Po pierwsze, dwie plamki, odchylone w różnych kierunkach od prostoliniowej propagacji wiązki, wskazywały na obecność przeciwnych ładunków na cząstkach w tych wiązkach. Trzecie miejsce znajdowało się naprzeciwko otworu, wyciągnięto z tego wniosek, że promieniowanie tej wiązki nie ma ładunku.

Naładowane cząstki w wiązkach Rutherford był w stanie zbadać. Dodatnio naładowane były jądra atomów helu, nazwał je cząstkami α, ujemnie naładowane okazały się szybko poruszającymi się elektronami, które nazwał cząstkami β.

W 1900 roku francuski fizyk Paul Willard odkrył ten składnik promieniowania, który nie miał ładunku, nazywano go promieniowaniem γ. Badanie tych promieni wykazało, że są to fale elektromagnetyczne o bardzo wysokiej częstotliwości i energii.

Ponownie więc wymieńmy wszystkie cząstki, które są uwalniane podczas procesu promieniowania radioaktywnego:

- α-cząstki - strumień jądra helu ;

- β-cząstki - strumień szybkich elektronów z prędkością porównywalną do prędkości światła;

- promieniowanie γ - promieniowanie elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości.

W rezultacie zjawisko radioaktywności było podstawą do założenia, że ​​atomy mają złożony skład.

Podczas dzisiejszej lekcji dowiedzieliśmy się o historii odkrycia radioaktywności, a także o eksperymentach Rutherforda, dzięki którym odkryto trzy rodzaje promieniowania radioaktywnego.

W następnej lekcji przyjrzymy się modelom atomów i innym eksperymentom Rutherforda.

Referencje

1. Bronstein MP Atomy i elektrony. „Biblioteka„ Quantum ””. Problem 1. - M.: Science, 1980.
2. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizyka: podręcznik do liceum klasy 9. - M.: „Oświecenie”.
3. Kitaygorodsky A.I. Fizyka dla wszystkich. Fotony i jądra. Księga 4. - M.: Nauka.
4. Rutherford E. Selected Scientific Works. Radioaktywność. - M.: Nauka.
5. Rutherford E. Selected Scientific Works. Struktura atomu i sztuczna transformacja elementów. - M.: Nauka.
6. Filatov E.N. Fizyka 9. Część 1. Kinematyka. - Wyższa Szkoła Spraw Zagranicznych Avangard.

Dodatkowe zalecane łącza do zasobów internetowych

1. Youtube.com ( Źródło ).

Praca domowa

1. Kto pierwszy zaobserwował promieniowanie radioaktywne uranu?
2. Jak nazywały się nowe pierwiastki chemiczne zdolne do spontanicznego promieniowania odkryte przez małżonków Curie?
3. Czym jest radioaktywność?
4. Kto pierwszy wprowadził termin „radioaktywność”?