Личные инструменты

2168
з математики

132
учня

168
для 11 класу

443
відкореговано


Вашій увазі

24638
уроків


Альфа-, бета- и гамма-излучения

Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 11 класс>> Альфа-, бета- и гамма-излучения



                                                               § 99     АЛЬФА-, БЕТА- И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

После открытия радиоактивных элементов началось исследование физической природы их излучения. Кроме Беккереля и супругов Кюри, этим занялся Резерфорд.

Классический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, состоял в следующем. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу (рис. 13.6). Вся установка размещалась в вакууме.

В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления обнаруживалось одно темное пятно точно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая совсем не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный — бета-лучей и нейтральный - гамма-лучей (7.02-6.jpg-лучи, 7.02-42.jpg-лучи, 7.02-40.jpg-лучи).

Альфа-, бета- и гамма-излучения

Эти три вида излучения очень сильно различаются по проникающей способности, т. е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами. Наименьшей проникающей способностью обладают 7.02-6.jpg-лучи. Слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен. Если прикрыть отверстие в свинцовой пластинке листочком бумаги, то на фотопластинке не обнаружится пятна, соответствующего 7.02-6.jpg-излучению.

Гораздо меньше поглощаются при прохождении через вещество 7.02-42.jpg-лучи. Алюминиевая пластинка полностью их задерживает только при толщине в несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают  7.02-40.jpg.-лучи.

Интенсивность поглощения  7.02-40.jpg-лучей усиливается с увеличением атомного номера вещества-поглотителя. Но и слой свинца толщиной в 1 см не является для них непреодолимой преградой. При прохождении  7.02-40.jpg-лучей через такой слой свинца их интенсивность ослабевает лишь вдвое. Физическая природа 7.02-6.jpg-, 7.02-42.jpg- и  7.02-40.jpg-лучей, очевидно, различна.

Гамма-лучи. По своим свойствам  7.02-40.jpg-лучи очень сильно напоминают рентгеновские, но только их проникающая способность гораздо больше, чем у рентгеновских лучей. Это наводило на мысль, что  7.02-40.jpg-лучи представляют собой электромагнитные волны. Все сомнения в этом отпали после того, как была обнаружена дифракция  7.02-40.jpg-лучей на кристаллах и измерена их длина волны. Она оказалась очень малой — от 10-8 до 10-11 см.

На шкале электромагнитных волн  7.02-40.jpg-лучи непосредственно следуют за рентгеновскими. Скорость распространения у  7.02-40.jpg-лучей такая же, как у всех электромагнитных волн, — около 300 000 км/с.

Бета-лучи. С самого начала 7.02-6.jpg- и 7.02-42.jpg-лучи рассматривались как потоки заряженных частиц. Проще всего было экспериментировать c 7.02-42.jpg-лучами, так как они сильнее отклоняются как в магнитном, так и в электрическом поле.

Основная задача экспериментаторов состояла в определении заряда и массы частиц. При исследовании отклонения 7.02-42.jpg-частиц в электрических и магнитных полях было установлено, что они представляют собой не что иное, как электроны, движущиеся со скоростями, очень близкими к скорости света. Существенно, что скорости 7.02-42.jpg-частиц, испущенных каким-либо радиоактивным элементом, неодинаковы. Встречаются частицы с самыми различными скоростями. Это и приводит к расширению пучка 7.02-42.jpg-частиц в магнитном поле (см. рис. 13.6).

Альфа-частицы. Труднее было выяснить природу 7.02-6.jpg-частиц, так как они слабее отклоняются магнитным и электрическим полями. Окончательно эту задачу удалось решить Резерфорду. Он измерил отношение заряда q частицы к ее массе m по отклонению в магнитном поле. Оно оказалось примерно в 2 раза меньше, чем у протона — ядра атома водорода. Заряд протона равен элементарному, а его масса очень близка к атомной единице массы1. Следовательно, у 7.02-6.jpg-частицы на один элементарный заряд приходится масса, равная двум атомным единицам массы.

Но заряд 7.02-6.jpg-частицы и ее масса оставались, тем не менее, неизвестными. Следовало измерить либо заряд, либо массу 7.02-6.jpg-частицы. С появлением счетчика Гейгера стало возможным проще и точнее измерить заряд. Сквозь очень тонкое окошко 7.02-6.jpg - частицы могут проникать внутрь счетчика и регистрироваться им.

Резерфорд поместил на пути 7.02-6.jpg-частиц счетчик Гейгера, который измерял число чacтиц, испускавшихся  радиоактивным   препаратом за определенное время. Затем он поставил на место счетчика металлический цилиндp, соединенный с чувствительным электрометром (рис. 13.7). Электрометром Резерфорд измерял заряд 7.02-6.jpg- частиц испущенных источником внутрь цилиндра за такое же время (радиоактивность многих веществ почти не меняется со временем). Зная суммарный заряд 7.02-6.jpg-частиц и их число, Гезерфод определил отношение этих величин, т. е. заряд одной 7.02-6.jpg-частицы. Этот заряд оказался равным двум элементарным.

Таким образом, он устаиовил, что у 7.02-6.jpg-частицы на каждый из двух элементарных зарядов приходится две атомные единицы массы. Следовательно, на два элементарных заряда приходится четыре атомные единицы массы. Такой же заряд и такую же относительную атомную массу имеет ядро гелия. Из этого следует, что 7.02-6.jpg- часчица - это ядро атома гелия.

Не довольствуясь достигнутым результатом, Резерфорд затем еще прямыми опытами доказал, что при радиоактивном 7.02-6.jpg -распаде образуется именно гелий. Собирая 7.02-6.jpg-частицы внутри специального резервуара на протяжении нескольких дней, он с помощью спектрального анализа убедился в том, что в сосуде накапливастся гелий (каждая 7.02-6.jpg -частица захватывала два электрона и превращалась в атом гелия).

1 Атомная единица массы (а. с. м.) рапиа 1/12 массы атома углерода; 1 а. е. м. 7.02-38.jpg 1,66057 • 10-27 кг.

При радиоактивном распаде возникают 7.02-6.jpg -лучи (ядра атома гелия), 7.02-42.jpg-лучи (электроны) и 7.02-40.jpg-лучи (коротковолновое электромагнитное излучение).

7.02-1.jpg
Почему выяснить природу 7.02-6.jpg-лучей оказалось гораздо сложнее, чем в случае 7.02-42.jpg-лучей?







Мякишев Г. Я., Физика. 11 класс : учеб. для общеобразоват. учреждений : базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 17-е изд., перераб. и доп. — М. : Просвещение, 2008. — 399 с : ил.


Планирование уроков по физике онлайн, задачи и ответы по классам, домашнее задание по физике 11 класса скачать


Содержание урока
1236084776 kr.jpg конспект урока
1236084776 kr.jpg опорный каркас  
1236084776 kr.jpg презентация урока
1236084776 kr.jpg акселеративные методы 
1236084776 kr.jpg интерактивные технологии 

Практика
1236084776 kr.jpg задачи и упражнения 
1236084776 kr.jpg самопроверка
1236084776 kr.jpg практикумы, тренинги, кейсы, квесты
1236084776 kr.jpg домашние задания
1236084776 kr.jpg дискуссионные вопросы
1236084776 kr.jpg риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
1236084776 kr.jpg аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
1236084776 kr.jpg фотографии, картинки 
1236084776 kr.jpg графики, таблицы, схемы
1236084776 kr.jpg юмор, анекдоты, приколы, комиксы
1236084776 kr.jpg притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
1236084776 kr.jpg рефераты
1236084776 kr.jpg статьи 
1236084776 kr.jpg фишки для любознательных 
1236084776 kr.jpg шпаргалки 
1236084776 kr.jpg учебники основные и дополнительные
1236084776 kr.jpg словарь терминов                          
1236084776 kr.jpg прочие 

Совершенствование учебников и уроков
1236084776 kr.jpg исправление ошибок в учебнике
1236084776 kr.jpg обновление фрагмента в учебнике 
1236084776 kr.jpg элементы новаторства на уроке 
1236084776 kr.jpg замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
1236084776 kr.jpg идеальные уроки 
1236084776 kr.jpg календарный план на год  
1236084776 kr.jpg методические рекомендации  
1236084776 kr.jpg программы
1236084776 kr.jpg обсуждения


Интегрированные уроки


Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.