Естественная радиоактивность (открытие Беккереля). Состав и свойства радиоактивных излучений

Естественная радиоактивность (открытие Беккереля). Состав и свойства радиоактивных излучений На уроке рассматриваются следующие вопросы: открытие радиоактивности; методы  изучения свойств радиоактивного излучения; открытие новых химических элементов  с радиоактивными свойствами; радиоактивность как спонтанный процесс  превращения одних ядер в другие. В 1896 году А. Беккерель открыл радиоактивность. А. Беккерель изучал  флуоресценцию урановой смолки. И однажды он обнаружил, что даже при условии,  что свет не падает на урановый препарат, завернутый в бумагу, тот все равно  излучает лучи, которые Беккерель ранее считал рентгеновскими. Он думал, что  флуоресценция получается тогда, когда солнечный свет попадает в урановую  смолку, а вследствие этого она излучает рентгеновские лучи. Оказалось, что никакого предварительного облучения не нужно, смолка все равно  излучает какие­то лучи. В 1898 году супруги Пьер и Мария Кюри опубликовали результаты своих работ. Они  выяснили, что такое свойство излучать присуще не только урановой смолке и  урансодержащим материалам, а такое же излучение дает торий. Вследствие  экспериментов, супруги Кюри пришли к выводу, что в смолке содержатся элементы,  которые обладают большей активностью излучения лучей. В июле 1898 года супруги Кюри опубликовали открытие новых элементов. Первый из них – полоний, а второй,  который был более сильным по активности излучения, – радий. Также супруги Кюри ввели термин – радиоактивность. В 1899 году Э.Резерфорд опубликовал свои исследования, в которых он  γ дифференцировал радиоактивное излучение на три компонента:  ­,  ­ и  ­ лучи. обнаружил, что излучение содержит один положительно заряженный компонент  – α, отрицательно заряженный компонент – β, и нейтральный компонент –  α β .γ  Он  В 1900 году П. Виллар обнаружил дифракцию   ­лучей и подтвердил их волновую  природу.  ­лучи оказались квантами больших энергий . Они принадлежат спектру  электромагнитных волн. γ γ В 1901 году А. Беккерель измерил отношение величины заряда к массе у  ­частиц.   – это электроны больших энергий, движущиеся с очень  Он доказал, что  большой скоростью. β ­частицы βгде с – скорость света В 1902 году Э. Резерфорд установил, что в урановой смолке имеются летучие  компоненты, которые он назвал эманация тория, эманация радия. В дальнейшем  оказалось, что это радиоактивный газ – полоний. В 1903 году Э.Резерфорд измерил отношение величины заряда к массе у  ­частиц.  Чтобы это измерить, потребовалось создать очень сильные магнитные поля.  Резерфорд установил, что  ­частицы – это ядра гелия. α α В 1903 году А. Беккерель, Пьер и Мария Кюри получили Нобелевскую премию. Пьер и Мария Кюри исследовали свойства  α ­излучения . Они ввели понятие активность радиоактивного препарата (а). Мария Кюри  установила, что за 1 час 1 г радия выделяет энергию W. И затем вычислила, сколько  α энергии приходится на одну  ­частицу (W  ). α где ΔN – число распадов в радиоактивном препарате Δt – единица времени N – количество вещества  –λ  постоянная распада 1 Ки  – 1 Кюри Получилась огромная энергия:В дальнейшем Мария Кюри уточнила свои эксперименты. Оказалось, что чистые  ­α частицы дают Wα = 4,7 МэВ  Во всех изученных радиоактивных препаратах энергия  ­частиц, вылетающих из  ядра, лежит в пределах [3÷10] МэВ. α ­частицы обладают малой проникающей способностью, они очень действенны.  α Частица, имея такую энергию, пробегает в воздухе:  За это время она проводит ионизацию сотен тысяч атомов, образуя сотни тысяч пар  ионов. α ­частицы проникают через тонкое стекло, через тонкую металлическую фольгу. А. Беккерель и Кауфман изучали свойства  β ­лучей . А.Беккерель показал, что: где Wk – кинетическая энергия  ­частиц β При такой энергии масса электрона начинает меняться. Кауфман измерил  зависимость массы от скорости движения. Он экспериментально нашел выражение  для зависимости массы электрона от скорости его движения: где mβ – масса движущегося электрона m0е – масса покоящегося электронаДля вычисления кинетической энергии  ­частицы, надо пользоваться формулами из  теории относительности: β β ­излучение обладает большой проникающей способностью. При этом ионизирующая способность  ­излучения небольшая, так как она на очень большой скорости  пролетает атом, почти не успевая его ионизировать: β β От  ­излучения может спасти прорезиненная одежда, которая применяется в  экспериментах. Виллар показал, что  излучения, очень высокой частоты и маленькой длины волны.  представляют собой кванты электромагнитного  γ ­лучи где lпр – длина свободного пробега Чтобы защититься от  ­излучения, которое имеет вредные последствия для  организма, необходима преграда в виде свинца, толщиной не менее 1 дм. γ Таким образом, к 1903 году сложилось ясное представление о том, что такое  радиоактивность. Радиоактивное излучение является следствием спонтанного превращения ядер  одних элементов в ядра других элементов, с выбросом либо  ­частицы(ядро гелия),  либо  ­частицы (электрона), что приводит к изменению заряда и массы ядер.  Получаются новые ядра, но сам процесс является спонтанным. В данной ситуации  необходимо применять законы статистического характера.   α β Приборы для изучения радиоактивного излучения: 1. Счетчик Гейгера–Мюллера (подсчитывает число радиоактивных частиц,  вылетевших из препарата), 1908–1928 г.г.2. Камера Вильсона (позволяет проследить треки радиоактивных частиц), 1912 г. 3. Пузырьковая камера Глезера, 1952.