Презентация к уроку "Радиоактивность. Модели атомов. Опыт Резерфорда. Радиоактивные превращения ядер"

““Строение атома и атомного  Строение атома и атомного  ядра. Использование  ядра. Использование  энергии атомных ядер.  энергии атомных ядер.  Радиоактивные превращения  Радиоактивные превращения  атомных ядер”.  атомных ядер”.  Подготовила Подготовила учитель физики МБОУ «РООШ №2»  учитель физики МБОУ «РООШ №2»  Куликова Марина Николаевна Куликова Марина Николаевна

Тема  урока урока : : Тема Радиоактивность. Модели атомов.  Радиоактивность. Модели атомов.  Опыт Резерфорда. Радиоактивные  Опыт Резерфорда. Радиоактивные  превращения ядер превращения ядер

Цели урока:   Цели урока: повторить, что такое  атом ,его  строение ;  повторить, что такое  атом ,его  строение ;  углубить знания о структуре  атома ; углубить знания о структуре  атома ; познакомиться с явлением  радиоактивности познакомиться с явлением  радиоактивности

Основные вопросы: Основные вопросы: Открытие явления  радиоактивности  А.  Открытие явления  радиоактивности  А.  Беккерелем. Беккерелем. Опыт по обнаружению   сложного  состава  Опыт по обнаружению   сложного  состава  радиоактивного излучения. радиоактивного излучения. Альфа, бета, и гамма – частицы. Альфа, бета, и гамма – частицы.   Радиоактивность   как   Радиоактивность   как    свидетельство слож­ ного   строения    свидетельство слож­ ного   строения    атомов   атомов

Эпиграф к уроку: Эпиграф к уроку: «Науку все глубже постигнуть      «Науку все глубже постигнуть  стремись, познанием вечного  стремись, познанием вечного  жаждой томись. Лишь первых  жаждой томись. Лишь первых  познаний блеснет тебе свет,  познаний блеснет тебе свет,  узнаешь: предела для знания нет» узнаешь: предела для знания нет»   Персидский поэт  Хаким Абулькасим Мансур  Персидский поэт Хаким Абулькасим Мансур  Хасан Фирдоуси Туси, 940 – 1030 гг.  , 940 – 1030 гг.  Хасан Фирдоуси Туси

Гипотеза  о  том,  что  все  тела  Гипотеза  о  том,  что  все  тела  состоят  из  мельчайших  частиц,  состоят  из  мельчайших  частиц,  было  высказано  было  высказано  древнегреческими  философами  древнегреческими  философами  Левкиппом  (500­440  д.н.э.)     и    и  Левкиппом  (500­440  д.н.э.) Демокритом  (ок.  460  ­  370  до  Демокритом  (ок.  460  ­  370  до  н.э.)н.э.)   свыше  двух  тысячелетий  свыше  двух  тысячелетий  тому  назад.  Частицы  эти  были  тому  назад.  Частицы  эти  были  названы  что  что  названы  означает  неделимые.  Но  с  означает  неделимые.  Но  с  середины  было  середины  было  подставлено  сомнение  подставлено  сомнение  представление  о  неделимости  представление  о  неделимости  атома.  Экспериментальные  атома.  Экспериментальные  работы  показали,  что  в  их  работы  показали,  что  в  их  строение  входят  электрически  строение  входят  электрически  заряженные частицы. заряженные частицы. «атомами»,  «атомами»,  под  под  9  9  века  века

Антуан Анри Беккерель  Антуан Анри Беккерель  французский физик, лауреат Нобелевской премии французский физик, лауреат Нобелевской премии 15 декабря 1852 — 25 августа 1908   15 декабря 1852 — 25 августа 1908 В 1896 году, исследуя  В 1896 году, исследуя  действие различных  действие различных  люминесцирующих минералов  люминесцирующих минералов  на фотопластинку, Беккерель  на фотопластинку, Беккерель  случайно открыл неизвестное  случайно открыл неизвестное  излучение, присущее самой  излучение, присущее самой  урановой соли и ничего  урановой соли и ничего  общего не имеющее с  общего не имеющее с  люминесцирующим  люминесцирующим  излучением. Это явление  излучением. Это явление  самопроизвольного  самопроизвольного  испускания солями урана  испускания солями урана  лучей особой природы было  лучей особой природы было  названо радиоактивностью  названо радиоактивностью

Мария СКЛОДОВСКАЯ­КЮРИ   7 ноября 1867 г. – 4 июля 1934 г. Мария СКЛОДОВСКАЯ­КЮРИ   7 ноября 1867 г. – 4 июля 1934 г.  Пьер КЮРИ                                        5 мая 1859 г. – 19 апреля 1906   Пьер КЮРИ                                        5 мая 1859 г. – 19 апреля 1906  г.г. Радиоактивность” – (лат) radio – излучаю, aсtivus – действенный Радиоактивность” – (лат) radio – излучаю, aсtivus – действенный   В июле и декабре 1898 г. Мария и Пьер Кюри объявили об  В июле и декабре 1898 г. Мария и Пьер Кюри объявили об  открытии двух новых элементов, которые были названы ими  открытии двух новых элементов, которые были названы ими  полонием (в честь Польши – родины Марии) и радием.   полонием (в честь Польши – родины Марии) и радием.

Джозеф Джон Томсон  Джозеф Джон Томсон  1818  декабря 1856 г. – 30 августа 1940 г. декабря 1856 г. – 30 августа 1940 г. Открыл в 1895 –  Открыл в 1895 –  1897 гг. электрон. 1897 гг. электрон.   Предложил  одну  Предложил  одну  из первых моделей  из первых моделей  атома в 1903 г., атома в 1903 г., Получил  в 1906 г.  Получил  в 1906 г.  Нобелевскую  Нобелевскую  премию по физике  премию по физике

Первые модели строения атома:       Первые модели строения атома: из  из  которых  которых  Немецкий  физик  Филипп  фон  Ленард  попытался  Немецкий  физик  Филипп  фон  Ленард  попытался  создать  модель  атома,  согласно  которой  атом  создать  модель  атома,  согласно  которой  атом  динамид), ),  состоит  из  нейтральных  частиц  (т.н.  динамид состоит  из  нейтральных  частиц  (т.н.  электрическим  каждая  каждая  электрическим  дуплетом.  Выполненные  им  расчёты  показали,  дуплетом.  Выполненные  им  расчёты  показали,  большая  часть  объёма  атома  представляет  собой  большая  часть  объёма  атома  представляет  собой  пустоту.  Сосредоточение  массы  атома  в  небольшой  пустоту.  Сосредоточение  массы  атома  в  небольшой  части  его  объёма  отчасти  подтверждалось  и  части  его  объёма  отчасти  подтверждалось  и  проведёнными Ленардом в 1903 г. опытами.  проведёнными Ленардом в 1903 г. опытами.  является  является  Первые  модели  строения  атома  появились  в  самом  Первые  модели  строения  атома  появились  в  самом  начале  XX  века.  Жан  Перрен  в  1901 г.  высказал  начале  XX  века.  Жан  Перрен  в  1901 г.  высказал  предположение  о  ядерно­планетарном  устройстве  предположение  о  ядерно­планетарном  устройстве  атома.   Подобную  же  модель  предложил  в  1904 г.  атома.   Подобную  же  модель  предложил  в  1904 г.  японский  физик  Хантаро  Нагаока.  В  модели  Нагаоки  японский  физик  Хантаро  Нагаока.  В  модели  Нагаоки  атом  уподоблялся  планете  Сатурн;  роль  планеты  атом  уподоблялся  планете  Сатурн;  роль  планеты  выполнял  шар,  выполнял  шар,  представляющий собой основную часть объёма атома, а  представляющий собой основную часть объёма атома, а  электроны  располагались  подобно  спутникам  Сатурна,  электроны  располагались  подобно  спутникам  Сатурна,  образующим его кольца.  образующим его кольца.  положительно  положительно  заряженный  заряженный

Первые модели строения атомов Первые модели строения атомов в 1902 г. Уильям Томсон (лорд Кельвин)  в 1902 г. Уильям Томсон (лорд Кельвин)  высказал предположение о том, что атом  высказал предположение о том, что атом  представляет собой сгусток положительно  представляет собой сгусток положительно  заряженной материи, внутри которого  заряженной материи, внутри которого  равномерно распределены электроны.  равномерно распределены электроны.  Простейший атом – атом водорода –  Простейший атом – атом водорода –  представлял собой, по мнению У. Томсона,  представлял собой, по мнению У. Томсона,  положительно заряженный шар, в центре  положительно заряженный шар, в центре  которого находится электрон.  которого находится электрон.  Детально данную модель разработал  Детально данную модель разработал  Джозеф Джон Томсон, считавший, что  Джозеф Джон Томсон, считавший, что  электроны внутри положительно  электроны внутри положительно  заряженного шара расположены в одной  заряженного шара расположены в одной  плоскости и образуют концентрические  плоскости и образуют концентрические  кольца. Дж. Дж. Томсон предложил  кольца. Дж. Дж. Томсон предложил  способ определения числа электронов в  способ определения числа электронов в  атоме  атоме

Эрнест  РЕЗЕРФОРД РЕЗЕРФОРД   Эрнест      Английский физик, родился  Английский физик, родился  30 августа 1871 г. в  30 августа 1871 г. в  Новой Зеландии. Его  Новой Зеландии. Его  исследования посвящены  исследования посвящены  радиоактивности,  радиоактивности,  атомной и ядерной  атомной и ядерной  физике. Своими  физике. Своими  фундаментальными  фундаментальными  открытиями в этих  открытиями в этих  областях Резерфорд  областях Резерфорд  заложил основы  заложил основы  современного учения о  современного учения о  радиоактивности и  радиоактивности и  теории строения атома.  теории строения атома.  Умер 19 октября 1937 г. Умер 19 октября 1937 г.

Опыт Э. Резерфорда в 1899 году Опыт Э. Резерфорда в 1899 году                   На  рисунке    изображен  На  рисунке    изображен          толстостенный  свинцовый  толстостенный  свинцовый  сосуд  с  крупицей  радия  на  сосуд  с  крупицей  радия  на  дне. Пучок радиоактивного  дне. Пучок радиоактивного  излучения  радия  выходит  излучения  радия  выходит  сквозь  узкое  отверстие  и  сквозь  узкое  отверстие  и  попадает  на  попадает  на  фотопластинку  (излучение  фотопластинку  (излучение  радия  направлено  во  все  радия  направлено  во  все  стороны, но сквозь толстый  стороны, но сквозь толстый  слой  свинца  оно  пройти  не  слой  свинца  оно  пройти  не  может).  После  проявления  может).  После  проявления  фотопластинки  ней  фотопластинки  ней  обнаруживалось  одно  обнаруживалось  одно  темное  пятно  –  как  раз  в  темное  пятно  –  как  раз  в  том  месте,  куда  попадал  том  месте,  куда  попадал  пучок.  пучок.  на  на

Потом опыт изменяли, создали  Потом опыт изменяли, создали  сильное магнитное поле,  сильное магнитное поле,  действовавшее на пучок. В этом  действовавшее на пучок. В этом  случае на проявленной  случае на проявленной  пластинке возникало три пятна:  пластинке возникало три пятна:  одно, центральное, было на том  одно, центральное, было на том  же месте, что и раньше, а два  же месте, что и раньше, а два  других – по разные стороны от  других – по разные стороны от  центрального. Если два потока  центрального. Если два потока  отклонились в магнитном поле  отклонились в магнитном поле  от прежнего направления,  от прежнего направления,  значит, они представляют  значит, они представляют  собой потоки заряженных  собой потоки заряженных  частиц. Отклонение в разные  частиц. Отклонение в разные  стороны свидетельствовало о  стороны свидетельствовало о  разных знаках электрических  разных знаках электрических  зарядов частиц. В одном потоке  зарядов частиц. В одном потоке  присутствовали только  присутствовали только  положительно заряженные  положительно заряженные  частицы, в другом –  частицы, в другом –  отрицательно заряженные. А  отрицательно заряженные. А  центральный поток  центральный поток  представлял собой излучение,  представлял собой излучение,  не имеющее электрического  не имеющее электрического  заряда. заряда.

•Положительно заряженные частицы назвали альфа­частицами. Положительно заряженные частицы назвали альфа­частицами. Альфа ­ частицы – это потоки ионизированных ядер   атомов   Альфа ­ частицы – это потоки ионизированных ядер   атомов   гелия. Скорость этих частиц 20000 км/с, что превышает скорость  гелия. Скорость этих частиц 20000 км/с, что превышает скорость  современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз. Альфа – лучи  современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз. Альфа – лучи  проникают в воздух до 10 см. проникают в воздух до 10 см. Отрицательно  Отрицательно  заряженные – бета­ заряженные – бета­ частицами.  Бета –  Бета –  частицами. частицы представляют  частицы представляют  собой поток быстрых  собой поток быстрых  электронов, летящих со  электронов, летящих со  скоростями близкими к  скоростями близкими к  скорости света. Они  скорости света. Они  проникают в воздух до  проникают в воздух до  20 м.  20 м.  Нейтральные – гамма ­ квантами.   Нейтральные – гамма ­ квантами.   Гамма – кванты или лучи – это  Гамма – кванты или лучи – это  коротковолновое  коротковолновое  электромагнитное излучение,  электромагнитное излучение,  скорость распространения  скорость распространения  электромагнитного излучения  электромагнитного излучения  такая же, как и у всех  такая же, как и у всех  электромагнитных волн – 300000  электромагнитных волн – 300000  км/с. Гамма – лучи проникают в  км/с. Гамма – лучи проникают в  воздух на сотни метров.  воздух на сотни метров.

Установка Резерфорда Установка Резерфорда

Планетарная модель атома  Планетарная модель атома  Резерфорда Резерфорда Атом имеет в центре ядро,  Атом имеет в центре ядро,  размеры которого во  размеры которого во  много раз меньше  много раз меньше  размеров самого атома . размеров самого атома . Вокруг ядра по орбитам  Вокруг ядра по орбитам  движутся электроны. движутся электроны. Почти вся масса атома  Почти вся масса атома  сконцентрирована в его  сконцентрирована в его  ядре. ядре. Суммарный  Суммарный  отрицательный заряд всех  отрицательный заряд всех  электронов равен  электронов равен  суммарному  суммарному  положительному заряду  положительному заряду  ядра атома и  ядра атома и  компенсирует его. компенсирует его.

ОБОЗНАЧЕНИЕ ЯДРА  ОБОЗНАЧЕНИЕ ЯДРА  АТОМА  АТОМА

Э. Резерфорд вместе с  английским радиохимиком Ф.  Э. Резерфорд вместе с  английским радиохимиком Ф.  Содди доказал, что радиоактивность сопровождается  Содди доказал, что радиоактивность сопровождается  самопроизвольным превращением одного химического  самопроизвольным превращением одного химического  элемента в другой. Причем в результате радиоактивного  элемента в другой. Причем в результате радиоактивного  излучения изменения претерпевают ядра атомов  излучения изменения претерпевают ядра атомов  химических элементов. химических элементов. Агрегатно Масса  ядра Заряд  ядра Число  электро нов 88 86 Физичес кие  свойства Химически е свойства е  состояние Металл Радий Твердое 226 Инертный  Радон газ 222 газ 88 86

Правила смещения. Правила смещения. α α – распад  – распад альфа­частица                                       альфа­частица                                        β β – распад  – распад бета­частица         бета­частица                                              (электрон). (электрон).                   сопровождаться  сопровождаться  антинейтрино антинейтрино электрически  электрически  частиц,  частиц,  большой  большой     часто  сопровождается  гамма­ часто  сопровождается  гамма­ излучением. излучением.    может  может  образованием  образованием  (  легких  (  легких  нейтральных  нейтральных  обладающих  обладающих  проникающей способностью). проникающей способностью).    обязательно выполняется закон  обязательно выполняется закон  сохранения  и и  сохранения  зарядового числа. зарядового числа.  → AAZ+1Z+1Y +        →Х   Y +       AAZZХ    → 1111p +      + υ p +      + υ  →n  1100n  массового   массового                       (ядро   атома  гелия) (ядро   атома  гелия)                          характерен для радиоактивных  характерен для радиоактивных  элементов с порядковым номером  элементов с порядковым номером  больше 83 больше 83   часто сопровождается гамма­ часто сопровождается гамма­ излучением. излучением. обязательно выполняется закон  обязательно выполняется закон  сохранения массового и  сохранения массового и  зарядового числа. зарядового числа. AAZZХ  →Х  → A­4 A­4Z­2Z­2YY  +       + 4422He He

Закон сохранения массового и  Закон сохранения массового и  зарядового числа зарядового числа      Сумма зарядов (массовых      Сумма зарядов (массовых  чисел) продуктов распада  чисел) продуктов распада  равна заряду (массовому  равна заряду (массовому  числу) исходного ядра. числу) исходного ядра.

Решение задач. Решение задач. α α Изотоп тория 2302309090ThTh испускает  ­ частицу. Какой элемент при этом   испускает  ­ частицу. Какой элемент при этом  Задача 1: Изотоп тория  Задача 1:  образуется?  образуется?   →Th   Решение 1:  2302309090Th   Решение 1: Задача 2:  Изотоп тория  Задача 2:   образуется?   образуется? Решение 2:  2302309090Th    Решение 2:  →Th     → 2302309191Рa +  Рa +   → 2262269898Ra +  β β   ­ радиоактивен. Какой элемент при этом  Изотоп тория 2302309090ThTh   ­ радиоактивен. Какой элемент при этом  Ra + 4422He He  α α  Протактиний 2312319191РaРa   –радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и   –радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и  Задача 3: Протактиний  Задача 3:  таблицы элементов Менделеева определите, какой элемент получается с  таблицы элементов Менделеева определите, какой элемент получается с  помощью этого распада. помощью этого распада. β β Задача 4:     В какой элемент превращения уран  В какой элемент превращения уран 2392399292UU после двух   – распадов   после двух  Задача 4:       – распадов  α α и одного      – распада? и одного      – распада?

Проверь себя Проверь себя Решение 3: 2312319191Рa   Решение 3:   →Рa    → 2272278989Ас +  Ас + 4422Не Не  Решение 4:  2392399292U    Решение 4: 2352359292U U   →U     → 2392399393Np    →Np    → 2392399494Pu   →  →Pu

Закрепление знаний Закрепление знаний В чем заключается открытие, сделанное Беккерелем в 1896г?  В чем заключается открытие, сделанное Беккерелем в 1896г?  Кто из ученых занимался исследованием данных лучей?  Кто из ученых занимался исследованием данных лучей?  Кем и как было названо явление самопроизвольного излучения  Кем и как было названо явление самопроизвольного излучения  некоторыми атомами?  некоторыми атомами?  В ходе исследования явления радиоактивности, какие  В ходе исследования явления радиоактивности, какие  неизвестные ранее химические элементы были открыты?  неизвестные ранее химические элементы были открыты?  Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного  Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного  излучения?  излучения?  Что представляют собой эти частицы?  Что представляют собой эти частицы?  О чем свидетельствует явление радиоактивности?  О чем свидетельствует явление радиоактивности?  Пользуясь рисунком расскажите, как проводился опыт  Пользуясь рисунком расскажите, как проводился опыт  Резерфорда по рассеянию  ­ частиц? Резерфорда по рассеянию  ­ частиц? Какие выводы сделал Резерфорд? Какие выводы сделал Резерфорд? Что представляет атом согласно ядерной модели, выдвинутой  Что представляет атом согласно ядерной модели, выдвинутой  Резерфордом?  Резерфордом?  α α

Итог урока Итог урока                                    Мир электрона. Мир электрона.                    Быть может, эти электроны­  Быть может, эти электроны­        Миры, где пять материков, Миры, где пять материков, Искусства, знанья, войны, троны  Искусства, знанья, войны, троны  И память сорока веков. И память сорока веков. Еще, быть может, каждый атом ­  Еще, быть может, каждый атом ­  Вселенная, где сто планет,  Вселенная, где сто планет,  Там все, что здесь, в объеме сжатом, Там все, что здесь, в объеме сжатом, Но так же то, чего здесь нет. Но так же то, чего здесь нет. Их меры малы, но все та же  Их меры малы, но все та же  Их бесконечность, как и здесь,  Их бесконечность, как и здесь,  Там скорбь и страсть, как здесь, и даже  Там скорбь и страсть, как здесь, и даже  Там та же мировая спесь...  Там та же мировая спесь...  Валерий Брюсов в 1922 году  Валерий Брюсов в 1922 году

Задание на дом   Задание на дом  52, §§ 53,  §§ 52,   53,  Счётчик Гейгера Счётчик Гейгера Камера Вильсона Камера Вильсона Пузырьковая камера Пузырьковая камера