2-й семестр

АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

УРОК 8/85

Тема. Радиоактивность

Цель урока: ознакомить учащихся с открытием явления естественной радиоактивности и свойствами радиоактивного излучения.

Тип урока: урок изучения нового материала.

ПЛАН УРОКА

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Открытие радиоактивности

Первые реальные свидетельства того, что можно превращать один элемент в другой, появились у физиков во время исследования радиоактивности. В конце XIX в. появились факты, которые свидетельствовали, что атом имеет сложное строение. Особенно это стало очевидно после того, как французский ученый Анри Беккерель 1896 г. обнаружил, что соли урана является источником неизвестного в то время излучения. 1898 г. ученые Пьер Кюри и Мария Кюри-Склодовская открыли два новых химических элемента (радий и полоний), в которых излучение, аналогичное излучению урана, было значительно более сильным.

Ø Радиоактивность - способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению.

Химические элементы, обладающие радиоактивностью, называются радиоактивными элементами.

2. Виды радиоактивного излучения

1899 г. Резерфорд, изучая ионизирующую способность радиоактивного излучения, обнаружил, что оно неоднородно и состоит из двух частей, которые он назвал альфа - и бета-лучами.

Ему удалось доказать, что -лучи являются потоком ядер атомов Гелия. Того же года А. Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов.

1900 г. французский физик П. Уиллард установил, что в состав радиоактивного излучения входит и третья составляющая, которую он назвал в-лучами. Изучение γ-лучей показало, что они представляют собой электромагнитные волны, длина которых меньше, чем у рентгеновских лучей. Таким образом, было установлено, что радиоактивное излучение состоит из -, β - и γ-лучей.

1903 г. Е. Резерфорд и его сотрудник Ф. Содди указали на то, что явление радиоактивности сопровождается превращением одного химического элемента в другой, например радия в радон.

3. Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов

Явление радиоактивности всегда сопровождается выделением энергии. Оказалось, что 1 г радия выделяет 600 Дж энергии, которую относит -, β - и γ-излучения.

Экспериментальные исследования показали, что на явление радиоактивности не оказывают влияния такие внешние действия, которые могли бы повлиять на электронную оболочку атома (нагрев, электрические и магнитные поля, химические соединения, агрегатное состояние и др.). Следовательно, радиоактивность обусловлена структурой атома. Выяснилось, что радиоактивность - это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц.

Таким образом, самопроизвольное излучение веществом -, β - и γ-частиц, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения, что атомы вещества являются сложными по структуре.

4. Радиоактивный распад

Чем же объясняется радиоактивность? Каково происхождение радиоактивных лучей? И наконец, что же происходит с веществом во время радиоактивного распада? В 1902-1903 гг. Эрнест Резерфорд и его сотрудник, английский химик Фредерик Содди предположили, что радиоактивность связана с превращениями атомов радиоактивного вещества в другие атомы. Расчеты показывали, что радиоактивные вещества непрерывно в течение тысячелетий излучают небольшие количества энергии, практически не изменяясь. Так, 1903 г. Пьер Кюри определил, что 1 г радия выделяет за 1 ч около 582 Дж энергии.

Откуда же берется энергия, на выделение которой не имеют никакого воздействия все известные воздействия? Очевидно, по радиоактивности вещество претерпевает каких-то глубоких изменений, совершенно отличных от обычных химических превращений. Было сделано предположение, что преобразований претерпевают сами атомы.

После того как в 1911 г. Резерфордом была предложена ядерная модель атома, стало очевидным, что собственное ядро претерпевает изменения во время радиоактивных превращений.

Таким образом, было выявлено, что в результате атомного превращения образуется совершенно новое вещество, полностью отличается по своим физическим и химическим свойствам от первоначальной вещества. Это новое вещество, однако, сама также неустойчива и подвергается преобразований с испусканием характерного радиоактивного излучения.

Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц.

ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. Перечислите факты и явления, подтверждающие сложное строение атома.

2. Как стали называть способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению?

3. Из трех , β и γ-излучений не отклоняют магнитное и электрическое поля?

4. О чем свидетельствует явление радиоактивности?

Второй уровень

1. Какая часть атома - ядро или электронная оболочка - претерпевает изменения во время радиоактивного распада? Почему вы так считаете?

2. Почему установить природу -лучей оказалось гораздо сложнее, чем β-лучей?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Качественные вопросы

1. Узкий пучок β-излучения в однородном магнитном поле заметно расширяется. О чем это свидетельствует?

2. Принадлежит радиоактивность до редкого явления? Приведите факты, подтверждающие ваш ответ.

2). Учимся решать задачи

1. Определите по рисунку направление индукции магнитного поля и направления сил Лоренца, действующих на -, и β-частицы. Проверьте, выполняется ли правило левой руки.

ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ

• Радиоактивность - способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению.

• Радиоактивное излучение состоит из -, β - и γ-лучей.

Домашнее задание

1. Подр-1: § 56 (п. 1); подр-2: § 28 (п. 1).

2. Сб.: № 17.10; 17.24; 17.25; 17.26; 17.47.