Цель: дать учащимся представление о радиоактивности.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания
— Что представляет собой атом согласно модели, предложенной Томсоном?
— Как проводится опыт по рассеиванию α-частиц?
— Какой вывод был сделан Резерфордом на основании того, что некоторые α-частицы при взаимодействии с фольгой рассеивались на большие углы?
— Что представляет собой атом согласно ядерной модели, выдвинутой Резерфордом?
— Расскажите, как α-частицы проходят сквозь атомы вещества согласно ядерной модели.
III. Изучение нового материала
Открытие естественной радиоактивности — явление, доказывающее сложный состав атомного ядра, произошло благодаря счастливой случайности.
Беккерель обнаружил, что химический элемент уран самопроизвольно (т. е. без каких-либо внешних воздействий) излучает ранее невидимые лучи. Начались интенсивные исследования. Обнаружилось, что излучение урановых солей ионизирует воздух и разряжает электроскоп.
Было установлено, что интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. Свойство присуще химическому элементу урану.
В 1898 г. Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) во Франции, а также другие ученые обнаружили излучение тория. В дальнейшем основные усилия в поисках новых элементов были предприняты Марией Склодовской-Кюри и ее мужем Пьером Кюри. Само же явление самопроизвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью. Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.
В 1989 г., подвергая радиоактивное излучение действию магнитного поля, Э. Резерфорд выделил два вида излучения: α-лучи (тяжелые положительно заряженные частицы, ядра атома гелия) и β-лучи (отрицательно заряженные частицы).
В 1900 г. П. Виклард открыл γ-лучи — нейтральное излучение, где масса покоя равна нулю.
Эти три вида излучения очень сильно отличаются друг от друга по проникающей способности. Наименьшей проникающей способностью обладают α-лучи.
Слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен. Для β-лучей непрозрачной является алюминиевая пластинка при толщине несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают γ-лучи, слой свинца толщиной 1 см не является для них непреодолимой преградой.
По своим свойствам γ-лучи напоминают рентгеновские. Это электромагнитные волны с длиной волны от 10-8 до 10-11 см.
Проще всего было экспериментировать с β-лучами, так как они сильно отклонялись как в магнитном, так и в электрическом поле. При исследовании было установлено, что они представляют собой не что иное, как электроны, движущиеся со скоростями, очень близкими к скорости света.
Труднее оказалось выявить природу α-частиц. Окончательно эту задачу решил Резерфорд, α-частицы оказались ядрами атома гелия.
Что же происходит с веществом при радиоактивном излучении? Уже в самом начале исследования радиоактивности обнаружилось много странного и необычного.
Во-первых, удивительное постоянство, с которым радиоактивные элементы испускают излучения. На протяжении суток, месяцев и лет интенсивность излучения заметно не изменяется. На него не оказывает влияние нагревание или увеличение давления; химические реакции, в которые вступал радиоактивный элемент, также не влияли на интенсивность излучения.
Во-вторых, радиоактивность сопровождается выделением энергии, и она выделяется непрерывно на протяжении ряда лет. Откуда же берется эта энергия? При радиоактивности вещество испытывает какие-то глубокие изменения. Было сделано предположение, что превращения претерпевают сами атомы.
В дальнейшем было обнаружено, что в результате атомного превращения образуется вещество совершенно нового вида, полностью отличное по своим физическим и химическим свойствам от первоначального. Это новое вещество, однако, само так же неустойчиво и испытывает превращения с испусканием характерного радиоактивного излучения.
IV. Подведение итогов урока
Домашнее задание
п. 99.
Дополнительный материал
Антуан Беккерель
Антуан Беккерель — французский физик, родился 15 декабря 1852 г., в Париже. Сын Александра Эдмонда Беккереля, прославившегося своими исследованиями фосфоресценции. Беккерели: отец, сын и дед — жили в доме французского естествоиспытателя Кювье, принадлежащем Национальному музею естественной истории. В этом доме Анри и сделал свое великое открытие. Мемориальная доска на фасаде гласит: «В лаборатории прикладной физики Анри Беккерель открыл радиоактивность 1 марта 1896 года».
Антуан Беккерель учился в лицее, затем в Политехнической школе, по окончании которой работал инженером в Институте путей сообщения. Но вскоре его постигло горе: умерла его молодая жена, и молодой вдовец с сыном Жаном, будущим четвертым физиком Беккерелем, переезжает к отцу в Музей естественной истории. Сначала он работает репетитором Политехнической школы, а с 1878 г., после смерти деда, становится ассистентом своего отца.
В 1888 г. Анри защищает докторскую диссертацию и ведет вместе с отцом разностороннюю научную работу. Через год его избирают в Академию наук. С 1892 г. он становится профессором Национального музея естественной истории.
Основные работы посвящены оптике (магнитооптика, фосфоресценция, инфракрасные спектры) и радиоактивности. В 1896 г., изучая действие различных люминесцирующих веществ на фотопластинку, в частности солей урана, открыл неизвестное излучение, присущее самой урановой соли и ничего общее не имеющее с люминесцирующим излучением. Это явление самопроизвольного излучения солями урана лучей особой природы было названо радиоактивностью.
Пропуская бета-лучи через пересекающиеся электрическое и магнитные поля, он первый измерил отношение заряда к массе бета-частиц и установил, что оно такого же порядка, как и для частиц катодных лучей (1900 г.). Обнаружил в 1901 г. (независимо от П. Кюри) физиологическое действие радиоактивного излучения, а также способность ионизировать газ.
За открытие явления естественной радиоактивности урана Беккерель в 1903 г. был удостоен Нобелевской премии. Обладатель всех знаков отличия Парижской Академии наук, Член Лондонского королевского общества. Летом 1908 г. академия избирает его непременным секретарем физического отделения.