Преподаватель: Ракова Н.С.
rakovanatasha@yandex.ru
Дата: 1.06.2020
Тема: «Радиоактивность. Закон радиоактивного распада».
Тип урока: урок изучения нового материала
Используемая литература: Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика 11 класс, Издательство Просвещение, 2018
Интернет-ресурсы: презентация на тему «Радиоактивность» «Закон радиоактивного распада»
https://videouroki.net/video/49-zakon-radioaktivnogho-raspada.html
1. Организационный этап. Здравствуйте, ребята! На этом уроке мы продолжаем изучать атомное ядро и теперь познакомимся с энергией связи атомных ядер.
Изучение нового материала
Изучая соли урана, французский учёный Анри Беккерель сделал вывод, что соли урана самопроизвольно, без влияния внешних факторов создают какое-то излучение.
Беккерель продолжил исследования солей урана, однако он не понимал природы этого излучения. Однажды, демонстрируя своему гостю излучение урановых образцов, он задал ему вопрос в виде просьбы:"Ведь вы физик и химик одновременно. Проверьте, нет ли в этих излучающих телах примесей, которые могли бы играть особенную роль".И этот вопрос стал научной программой исследований молодой четы: Пьера Кюри (1859 — 1906) и его жены Марии Склодовской-Кюри (1867 — 1934). Двумя годами позднее, супруги Пьер и Мария Кюри, доказали, что аналогичным свойством обладает химический элемент торий Th-232 . Затем они же открыли новые, ранее неизвестные элементы — полоний Po-209 и радий Ra-226. Радий — редкий элемент; чтобы получить 1 грамм чистого радия, надо переработать не менее 5 тонн урановой руды; его радиоактивность в несколько миллионов раз выше радиоактивности урана. Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными. Супруги Кюри, явление самопроизвольного излучения назвали радиоактивностью.
Установка состояла из толстостенного свинцового ящика внутрь которого помещались крупицы урановой соли. Из ящика сквозь узкое отверстие выходил направленный и сфокусированный пучок радиоактивного излучения и попадал на фотопластинку. После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно тёмное пятно в том месте, куда попадал пучок.
Но вернёмся к опытам по исследованию радиоактивности. В 1900 году французский физик Поль Вийяр при исследовании отклонение альфа- и бета-лучей в излучении радия обнаружил и третий, ранее неизвестный вид лучей, не отклоняющихся даже в самых сильных магнитных полях.
Вийяр был скромным человеком, и не предложил конкретного названия для излучения, которое он обнаружил. Поэтому в 1903 году Эрнест Резерфорд предложил назвать лучи Вийяра гамма-лучами, потому что они были гораздо более проникающими, чем альфа- и бета-лучи, открытые им ранее.
Поль Вийяр также показал, что открытый им вид излучения характеризуется чрезвычайно малой длиной волны и, вследствие этого, обладает ярко выраженными корпускулярными свойствами. В дальнейшем было доказано, что гамма-излучение представляет собой поток фотонов, имеющих высокую энергию.
Труднее всего было выяснить природу альфа-частиц, так как они слабее отклоняются магнитным и электрическим полями. Окончательно эту задачу удалось решить Резерфорду в 1913 году. Для начала он смог измерить отношение заряда частицы к её массе по отклонению в магнитном поле. Оно оказалось примерно в два раза меньше, чем у протона — ядра атома водорода. Отсюда следовало, что у альфа-частицы на один элементарный заряд приходится масса, равная двум атомным единицам массы.
Следовательно, продуктом распада материнского ядра оказывается элемент, зарядовое число которого на две единицы меньше, а массовое число на четыре единицы меньше, чем у материнского ядра:
В том же году американцем Казимиром Фаянсом и англичанином Фредериком Содди особенности альфа- и бета-распада были сведены в общее правило — правило смещения: при α-распаде ядро теряет положительный заряд 2е и масса его убывает примерно на 4 а. е. м. В результате элемент смещается на две клетки к началу Периодической системы. При β−-распаде элемент смещается на одну клетку ближе к концу, а при β+-распаде — на одну клетку ближе к началу Периодической системы.
Радиоактивность — это способность нестабильных ядер превращаться в другие ядра, при этом процесс превращения сопровождается испусканием различных частиц.
Естественная радиоактивность — самопроизвольный распад нестабильных ядер.
Альфа — лучи это поток положительных частиц, масса и заряд которых совпадает с массой и зарядом ядра атома гелия.
Гамма — лучи это электромагнитные волны высокой частоты, распространяющиеся со скоростью 300000 км/с.
Период полураспада — основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем быстрее уменьшается активность вещества.
Газоразрядный счётчик Гейгера — это прибор для автоматического подсчёта частиц.
Пузырьковая камера — прибор, в котором рабочим телом является перегретая жидкость. Трек частицы — основной источник информации о поведении и свойствах частиц.
Изотопы — разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа.
Рассмотрим функцию в момент времени, равный периоду полураспада. По определению периода полураспада, в этот момент времени, количество распавшихся ядер будет равно половине исходного количества ядер.
Периоды полураспадов различных элементов сведены в таблицы, поэтому, используя эту функцию очень легко найти количество оставшихся активных ядер в определенный момент времени.
Задача 1. Закончите реакции. Найдите недостающие элементы и определите тип реакции.
— Существуют три вида радиоактивных излучений: a-распад, b-распад и g-излучение.
— b-распад характеризуется испусканием электрона и антинейтрино.
— В общем случае, a- и b-распад описывается правилом смещения, которое было сформулировано Фредериком Содди: при a-распаде ядро теряет положительный заряд 2е и его масса убывает примерно на 4 а.е.м. В результате элемент смещается на две клетки к началу периодической системы. При b-распаде ядро приобретает положительный заряд равный е, в результате чего смещается на одну клетку ближе к концу периодической системы. При радиоактивном распаде сохраняется суммарный электрический заряд и приближенно сохраняется относительная масса ядер.