Радиоактивност. Правила за изместване. Разрешаване на проблем
Радиоактивност. Правила за изместване. Разрешаване на проблеми.
Изучаване на нов материал
Почти 90% от известните 2500 атомни ядра са нестабилни. Нестабилното ядро се трансформира в други ядра чрез излъчване на частици. Това свойство на ядрата се наричарадиоактивност. В повечето ядра нестабилността възниква в резултат на конкуренцията между привличането на нуклоните от ядрените сили и кулоновото отблъскване на протоните. Няма стабилни ядра със зарядно числоZ> 83 и масово числоA> 209. Но ядрата на атомите с много по-малки номераZиAсъщо могат да се окажат радиоактивни. Ако ядрото съдържа значително повече протони, отколкото неутрони, тогава нестабилността е причинена от излишък на енергията на взаимодействието на Кулон. Ядрата, които биха съдържали голям излишък от неутрони спрямо броя на протоните, се оказват нестабилни поради факта, че масата на неутрона надвишава масата на протона. Увеличаването на масата на ядрото води до увеличаване на неговата енергия.
Явлението радиоактивност е открито през 1896 г. от френския физик А. Бекерел. През 1896 г., една година след откриването на рентгеновите лъчи, Бекерел решава да разбере дали луминисцентен материал, активиран от светлина, може да излъчва рентгенови лъчи. Той постави върху фотоплаки, навити в плътна черна хартия, луминесцентния материал, който имаше под ръка - уранова сол, и изложи този пакет на слънчева светлина за няколко часа. След това той открива, че радиацията преминава през хартията и оставя следа върху фотографската плака. Това показва, че уранова сол излъчва рентгенови лъчи. За изненада на Бекерел обаче се оказва, че същото се случва, когато такъв пакет е поставен на тъмно място, без излагане на слънчева радиация.светлина! Изглежда, че това не е резултат от влиянието на рентгеновите лъчи, а от нов вид проникваща радиация.
През следващите няколко месеца Бекерел повтори експеримента си с други известни луминесцентни вещества и установи, че само съединенията на урана излъчват открита от него спонтанна радиация. Освен това нелуминесцентните съединения на урана също излъчват подобно лъчение и следователно не е свързано с луминесценция. През май 1896 г. Бекерел провежда експерименти с чист уран и установява, че фотографските плаки показват три до четири пъти по-голяма степен на експозиция. Мистериозното лъчение, което беше съвсем очевидно характерно за урана, стана известно като лъчи на Бекерел. Ученичката на Бекерел, Мария Склодовска-Кюри открива, че торият също излъчва бекерелови лъчи. По предложение на Мария Склодовска-Кюри и нейния съпруг, френския физик Пиер Кюри, това явление е наречено радиоактивност. Семейство Кюри откриват два нови радиоактивни елемента – полоний (по името на родината на Мария Кюри – Полша) и радий. Бекерел и семейство Кюри получават Нобелова награда за физика през 1903 г. Самият Бекерел беше специално споменат „като признание за изключителните му заслуги, свързани с откриването на радиоактивността“. В същото време беше отбелязано, че е открит нов източник на енергия, чиято пълна интерпретация предстои. С цялото внимание на физиците по света към откриването на радиоактивността, никой тогава не си е представял, че това откритие ще повлияе на хода на световната история.
Когато Мария и Пиер Кюри получават първите зърна радий през 1901 г., Анри Бекерел трябва да говори на конференция с доклад за свойствата на радиоактивните вещества. Желаейки да демонстрира действието на радиевата радиация, той временно взе назаем от лабораторията епруветка с няколко кристала бариев хлорид, който съдържасмес от радиева сол и носеше този флакон в джоба на жилетката си цял ден. Демонстрацията на радиация беше успешна, като Бекерел многократно обръщаше гръб към екрана, за да демонстрира, че радиевите лъчи проникват в цинковия сулфид през собственото му тяло. Но след 10 дни върху кожата на Бекерел срещу джоба на жилетката се появи червено петно, което не зарасна дълго време.
През следващите години много физици се занимават с изследване на природата на радиоактивното излъчване, включително Е. Ръдърфорд и неговите ученици. Установено е, че радиоактивните ядра могат да отделят частици от три вида: положително и отрицателно заредени и неутрални. Тези три вида лъчения бяха наречени -, - и - лъчения. Фигурата показва схемата на експеримента, която ви позволява да откриете сложно съединение на радиоактивно излъчване. В магнитно поле - и - лъчите се отклоняват в противоположни посоки, а - лъчите се отклоняват много повече. Лъчите в магнитно поле изобщо не се отклоняват.
Схема на опит за идентифициране на -, - и - радиация. K - оловен контейнер, P - радиоактивен препарат, F - фотоплака, V - магнитно поле.
Тези три вида радиоактивно лъчение се различават значително един от друг по способността си да йонизират атомите на материята и следователно по своята проникваща способност. -частиците имат най-малка проникваща способност. Във въздуха при нормални условия частиците изминават разстояние от няколко сантиметра. -частиците имат висока проникваща способност. Те могат да преминат през слой алуминий с дебелина няколко милиметра. -лъчите имат най-голяма проникваща способност, като могат да преминат дори през слой олово с дебелина 5–10 cm.
Радиоактивността е спонтанно превръщане на едно ядро в друго, придружено от излъчване на различничастици.
През второто десетилетие на 20 век, след откриването от Е. Ръдърфорд на ядрената структура на атомите, беше твърдо установено, че радиоактивността есвойство на атомните ядра. Изследванията показват, че -лъчите представляват поток от -частици - хелиеви ядра, -лъчите са поток от електрони, -лъчите са късовълново електромагнитно излъчване с изключително къса дължина на вълната