Підручник Фізика 9 клас - Т.М. Засєкіна - Оріон 2017 рік

Розділ 4 ФІЗИКА АТОМА ТА АТОМНОГО ЯДРА. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ АТОМНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

§ 30. РАДІОАКТИВНІСТЬ. РАДІОАКТИВНІ ВИПРОМІНЮВАННЯ

Ви дізнаєтесь

- Що відбувається внаслідок руйнування ядра атома

Пригадайте

- На які види умовно поділяють електромагнітні хвилі

Історія відкриття явища радіоактивності.

У § 25 зазначалося, що в 1889 р. були відкриті Х-промені (рентгенівські промені), що проходили крізь дерево, картон та інші не прозорі для видимого світла речовини. Дослідження цих променів привело до нового відкриття. Так було висловлено припущення, що рентгенівські промені можуть виникнути під час короткочасного світіння деяких речовин, якщо їх перед цим опромінити сонячним світлом.

Для перевірки цього припущення французький учений-експериментатор Антуан Анрі Беккерель обрав для досліджень солі урану. Щоб виявити, чи випромінюють солі урану рентгенівські промені, учений викладав крупинки солі на фотопластинку, яку було щільно загорнуто в чорний папір (таким чином пластинка була захищена від дії сонячних променів). Після того, як підготовлене обладнання декілька годин перебувало під яскравим сонячним світлом, фотопластинку проявляли. Виявилося, що в тих місцях, де лежала сіль, дійсно з’являлись темні плями. Оскільки фотопластинка була захищена від сонячних променів, то ці плями з’явилися внаслідок дії променів, що випромінювалися саме сіллю урану.

Подальше дослідження й відкриття нового явища пов’язані з випадковістю. Була похмура погода, і Беккерель не міг проводити нові досліди, тому він залишив підготовлену фотопластинку й солі урану в шухляді стола. Через кілька днів він дістав фотопластинку й про всяк випадок проявив її. Як же він здивувався, коли на проявленій фотопластинці в місцях, де лежала сіль, знову виявив темні плями. Отже, солі урану можуть випромінювати без взаємодії із сонячними променями!

У 1896 р. Анрі Беккерель на засіданні Французької академії наук повідомив, що промені, які випромінюються речовинами, до складу яких входить Уран, проникають через не прозорі для світла предмети подібно до Х-променів. Ці промені Беккерель назвав урановими. Пізніше вони отримали назву радіоактивних, а саме явище назвали радіоктивністю (від лат. radio — «випромінюю» й activus — «дієвий»).

Марія Склодовська-Кюрі (1867-1934) фізик і хімік, лауреат двох Нобелівських премій

П’єр Кюрі (1859-1906) французький фізик, лауреат Нобелівської премії

Подальші дослідження радіоактивних променів тісно пов’язані з іменами подружжя: польської дослідниці Марії Склодовської та її чоловіка — француза П’єра Кюрі. Марія Склодовська перевірила на радіоактивність усі відомі на той час хімічні елементи й виявила, що радіоактивні властивості, окрім Урану, має також Торій. Разом із чоловіком вони відкрили й нові елементи, зокрема Полоній і Радій, які також виявилися радіоактивними. (Радіоактивні елементи були виділені із природних мінералів.) Згодом навчились отримувати й штучні радіоактивні ізотопи. Практично кожен елемент має свій радіоактивний ізотоп.

Властивості радіоактивних променів. Особлива заслуга в дослідженні радіоактивного випромінювання належить Марії Склодовській-Кюрі та Ернесту Резерфорду.

Усвідомлюючи, що радіоактивні речовини випромінюють заряджені мікрочастинки, які мають взаємодіяти з магнітним полем, учені спрямували радіоактивні промені між полюсами магніту. У 1899 р. Резерфорд виявив, що радіоактивне випромінювання неоднорідне й складається з потоку позитивно заряджених (альфа)-частинок, негативно заряджених (бета)-частинок й електрично нейтрального випромінювання, яке отримало назву (гама)-променів.

На малюнку 180 зображено схему експерименту, що дозволяє виявити склад радіоактивного випромінювання. У магнітному полі а- і ß-частинки відхиляються в протилежні боки, причому ß-частинки відхиляються значно більше, а от -промені в магнітному полі взагалі не відхиляються.

Мал. 180. Схема досліду по виявленню -, -, -променів: К — свинцевий контейнер; П — радіоактивний препарат;

Ф — фотопластинка

У результаті досліджень було встановлено таке.

Кожна -частинка складається з 2 нейтронів і 2 протонів, тобто є ядром атома Гелію (мал. 181).

Джерелом -частинок є атоми важких елементів. Позитивний заряд -частинки вдвічі перевищує елементарний електричний заряд, тобто qа = 3,2 · 10-19 Кл. Маса -частинки дуже значна і приблизно в 7300 разів більша за масу електрона, тобто mа = 6,67 · 10-27 кг. Швидкість руху -частинок є досить великою (порядку 107 ), що зумовлює наявність значної кінетичної енергії. У повітрі вони можуть пройти шлях 2-9 см, у твердій речовині — долі міліметра, тобто пройти крізь звичайний аркуш паперу -частинки вже не можуть.

Якщо людина працює з речовиною, що випромінює -частинки, то вона може захистити свої руки за допомогою гумових рукавичок.

Потік -частинок іноді називають -променями.

Бета-частинки (або -промені) — це потік електронів. Швидкості -частинок можуть наближатись до швидкості світла. Пробіг частинок у повітрі може досягати декількох метрів, а в твердій речовині — декількох сантиметрів. Однак вони легко затримуються тонким листом металу.

Гамма()-промені — це електромагнітна хвиля, що несе енергію. Довжина хвилі -променів є значно меншою від довжини хвилі рентгенівських променів, що пояснює їхню високу проникну здатність. Якщо рентгенівські промені проникають крізь тканини живого організму, то -промені проникають крізь шари металу. Для поглинання -променів потрібен шар свинцю завтовшки понад 20 см.

Після встановлення складу радіоактивного випромінювання стала зрозумілою природа явища радіоактивності.

Мал. 181. Випромінювання -частинки

Радіоактивність — це здатність ядер деяких хімічних елементів самочинно розпадатися (перетворюватись на ядра інших елементів), випромінюючи при цьому заряджені мікрочастинки й електромагнітні хвилі.

Підбиваємо підсумки

- Радіоактивність — це здатність ряду хімічних елементів спонтанно (самочинно) розпадатися й випускати невидимі -, -, промені.

- Дослідження радіоактивного випромінювання методом відхилення в магнітному полі показали, що радіоактивне випромінювання має три складові: альфа-промені () — це позитивно заряджені ядра Гелію, бета-промені () — електрони, гамма-промені () — електромагнітна хвиля.

ФОРМУЄМО КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Яка особливість відкритого Анрі Беккерелем випромінювання вказувала на його незвичайність?

2. Чому для дослідження властивостей радіоактивного випромінювання використовували метод відхилення в магнітному полі?

3. Які спільні й відмінні ознаки мають радіоактивні частинки? Опишіть властивості -, -, -променів.

4. У чому суть явища радіоактивності? Чому вивчення явища радіоактивності допомогло вченим у дослідженні будови атомів?

5. Чому під час радіоактивного розпаду з ядра атома вилітає саме а-частинка, а не окремо один або два протони чи нейтрони?


Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити