Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов (Ерюткин Е.С.)

Открытие радиоактивности Беккерелем

Мы начинаем изучение новой темы «Строение атома и атомного ядра». Начнем мы ее с изучения явления радиоактивности. Мы будем говорить о том, что радиоактивность является подтверждением сложности строения атомов.

Радиоактивность была открыта в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем. Если взять фосфор, подержать его на свету, потом внести в темную комнату, можно заметить, что он продолжает светиться. Как это происходит, почему это происходит, при каких условиях? В связи с тем, что в 1895 году другой ученый – Рентген – открыл рентгеновские лучи, Беккерель решил выяснить, как связаны рентгеновские лучи с таким свечением. В поисках ответа на эти вопросы Беккерель занимался исследованием излучений, которые создают соли урана.

Опыт Беккереля был достаточно простым. Он брал соли урана, заворачивал их в темную плотную бумагу, а затем выставлял на солнце, чтобы посмотреть, как накопленная энергия потом будет переизлучаться этим веществом. Но случилось так, что однажды он заметил, что фотопластинка засвечивается, даже когда соли урана на солнце не выставлялись. Именно это привело к открытию радиоактивности. Сам Беккерель это излучение называл Х-лучами по аналогии с лучами Рентгена. И в дальнейшем, изучая излучения солей урана, он пришел к выводу: это как раз лучи, которые связаны с особенностями самого вещества, – наличие урана обеспечивает вот это самое Х-излучение.

Открытия супругов Кюри

Вслед за Беккерелем за изучение радиоактивности принялись и другие ученые. В первую очередь французские ученые Мария Склодовская-Кюри и ее муж Пьер Кюри. Супруги Кюри, в течение двух лет изучая вопрос, связанный с радиоактивностью, установили, что и другие элементы обладают аналогичным излучением, не только уран, а, например, торий.

Исследуя радиоактивность, Кюри удалось получить ряд новых химических элементов (рис. 1). Один элемент – это радий. Радий – в переводе «лучистый»; как оказалось, он в миллионы раз более активен, чем уран. Второй элемент – полоний, менее активный, но тоже обладающий радиоактивностью. Он, кстати, назван в честь родины Марии Склодовской-Кюри – Польши.

Рис. 1. Некоторые радиоактивные элементы

Опыт Резерфорда по изучению радиоактивности

Вслед за супругами Кюри изучением радиоактивности стал заниматься английский ученый Эрнест Резерфорд. И в 1899 году он провел эксперимент по изучению состава радиоактивного излучения. В чем заключался опыт Э.Резерфорда?

В свинцовый цилиндр была помещена соль урана. Через очень узкое отверстие в этом цилиндре луч попадал на фотопластинку, расположенную над этим цилиндром (рис. 2).

Рис. 2. Схема опыта Резерфорда

В самом начале эксперимента магнитного поля не было. Поэтому фотопластинка так же, как и в опытах супругов Кюри, так же, как в опытах А. Беккереля, засвечивалась в одной точке. Затем было включено магнитное поле, причем так, что величина этого магнитного поля могла изменяться. В результате при малом значении магнитного поля луч разделился на две составляющие. А когда магнитное поле стало еще больше, появилось третье темное пятно. Вот эти пятна, которые образовались на фотопластинке, назвали a-, b-, и g-лучами.

Свойства радиоактивных лучей

Вместе с Резерфордом над проблемой изучения радиоактивности работал английский химик по фамилии Содди. Содди вместе с Резерфордом поставили эксперимент по изучению химических свойств этих излучений. Стало ясно, что:

a-лучи – поток достаточно быстрых ядер атомов гелия,

b-лучи – на самом деле поток быстрых электронов,

g-лучи – электромагнитное излучение высокой частоты.

Сложное строение атома

Выяснилось, что внутри ядра, внутри атома происходят некие сложные процессы, которые приводят к такому излучению. Вспомним, что само слово «атом» в переводе с греческого означает «неделимый». И со времен Древней Греции все считали, что атом – это мельчайшая частица химического элемента со всеми его свойствами, и уже меньше этой частицы в природе не существует. В результате открытия радиоактивности, самопроизвольного излучения различных электромагнитных волн и новых частиц ядер атомов можно говорить о том, что и атом тоже является делимым. Атом тоже состоит из чего-то и имеет сложную структуру.

Заключение

Список литературы

1. Бронштейн М.П. Атомы и электроны. «Библиотечка “Квант”». Вып. 1. – М.: Наука, 1980.
2. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика: Учебник для 9 класса средней школы. – М.: «Просвещение».
3. Китайгородский А.И. Физика для всех. Фотоны и ядра. Книга 4. – М.: Наука.
4. Кюри П. Избранные научные труды. – М.: Наука.
5. Мякишев Г.Я., Синякова А.З. Физика. Оптика Квантовая физика. 11 класс: учебник для углубленного изучения физики. – М.: Дрофа.
6. Ньютон И. Математические начала натуральной философии. – М.: Наука, 1989.
7. Резерфорд Э. Избранные научные труды. Радиоактивность. – М.: Наука.
8. Резерфорд Э. Избранные научные труды. Строение атома и искусственное превращение элементов. – М.: Наука.
9. Слободянюк А.И. Физика 10. Часть 1. Механика. Электричество.
10. Филатов Е.Н. Физика 9. Часть 1. Кинематика. – ВШМФ «Авангард».
11. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. Развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов. – М.: Наука, 1965.