Модуль №7 «Физика атомного ядра» Подмодуль «Методы наблюдения и регистрирования элементарных частиц. Открытие радиоактивности. α, ß, γ излучения. Радиоактивные превращения. Закон радиоактивного распада. Изотопы». Цели: - углубить знания о строении и превращении атомных ядер. - изучить взаимные превращения элементарных частиц. - познакомиться с устройствами, используемыми для наблюдения и регистрации элементарных частиц. - рассмотреть закон радиоактивного распада. Период полураспада. - отработать навыки решения задач. УЭ - 0 Основное содержание Выполни тест входного контроля: 1. Кто экспериментально доказал существование атомного ядра? А) Кюри. Б) А. Беккерель С) Д. Томсон Г) Э Резерфорд 2. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Между какими парами внутри ядра не действуют ядерные силы притяжения? 1) протон – протон 2) протон – нейтрон 3) нейтрон - нейтрон А) Только 1 Б) Только 2 С) Только 3 Г) Действует во всех трех парах 1, 2, 3. 3. Как называется явление испускания электронов веществом под действием электромагнитных излучений? А) Электролиз Б) Ударная нацуация С) Фотоэффект УЭ – 1 Изучение теории. Методические рекомендации В течении 2 – х минут выполни тест входного контроля. Прочитай теорию, сделай Основное содержание: Уран, торий и др. элементы обладающее свойством непрерывно и без каких – О.К. либо внешних воздействий испускать невидимое излучение, которое и как рентгеновское способно проникнуть сквозь непрозрачный экран и указывать фотографические ионизационные действия. !!! Свойство самопроизвольного испускания подобного излучения, способного проникать сквозь непрозрачный экраны и оказывать фотографические и ионизационные действия называется радиоактивностью. !!! Элементы, обладающие этим свойством называются радиоактивными. Радиоактивные свойства были впервые обнаружены в 1896 г. у Урана французским физиком Антуаном Беккерелем ( 1852 – 1908 ). После открытия радиоактивного урана Беккерелем, польский и французский физик Мария – Склодовская Кюри ( 1864 – 1934 ) со своим мужем Пьером Кюри ( 1859 – 1906 ) исследовали большую часть известных элементов с целью установить не обладает ли какие – нибудь из них радиоактивными свойствами. Они использовали способность радиоактивных веществ ионизировать воздух. Проведем следующий опыт: изменяя ионизационный ток. 1 – корпус ионизационной камеры. 2 – электрод, отделенный от 1 изолирующей пробкой. 3 – ионизирующая пробка. 4 – излучаемый аппарат 5 - электрометр. При достаточно высоком напряжении батареи все ионы, образуемые в объёме камеры ионизирующим излучением, собирающимся на электроды, и через камеру течет ток, пропорциональный ионизирующему действию препарата. В отсутствии ионизирующих анионов воздух в камере является непроводником, и ток равен нулю. Выводы: 1) Радиоактивность обнаруживается не только у урана, но и во всех его химических соединениях. 2) Свойства молекул, в состав которых входит радиоактивный элемент, не влияет на радиоактивность. !!! Радиоактивность представляет с собой не молекулярное явление, а внутреннее свойство атомов радиоактивного элемента. Радиоактивность препарата с любым химическим составом равна радиоактивности чистых урана или тория, в – третьих, в количестве, в котором они содержаться в этом препарате. Устройства для регистрации и изучении столкновений и взаимных превращений ядер и элементарных частиц. прибор устройство назначение 1. Счетчик Гейгера 2. камера Вильсона. 3. Пузырьковая камера. 4. Фотоэмульсия. α, ß, γ – излучения. Радий помешают на дно узкого канала в куске свинца. На против канала помещают фотопластинку. На излучение действовало сильное магнитное поле. Вся установка находилась в вакууме. Две составляющие от первичного тока отклонились в противоположные стороны. Отрицательный компонент отклонился магнитным полем сильнее, чем положительный. «+» - α - лучи. 1. – рентгеновский аппарат « - « - ß – лучи 2. - свинцовый экран нейтральный – γ – лучи 3. – фотопластинка γ – лучи различаются по проникающей способности. Для данного исследования использовать тот же прибор. При наблюдении выяснилось, что α – частицы полностью погашаются уже листком бумаги толщиной около 0,1 мм. Поток β – частиц постепенно ослабляются с увеличением толщины экрана, и погашается полностью при толщине экрана в несколько миллиметров. Наиболее проникающим является γ – излучения. Слой алюминия толщины 1 см почти не ослабляет интенсивности γ – излучения. Вещества с большим атомным номером обладает значительно большим поглощающим действием для γ – излучения; в этом отношении γ – излучение сходно с рентгеновским. Заполни таблицу, используя § 76 страницу 185 – 188. Радиоактивность излучения сопровождается выделением энергии. Опыт: П. Кюри пометил ампулу с хлоридом радия в калориметр. В нем поглощались α, β, γ – излучения за счет их энергии калориметр нагрели. Вывод: 1 гр. Радия за 1 час выделяет 582 Дж. Энергии. И такая энергия выделяется на протяжении нескольких лет. Резерфорд проделал опыт, поместив торий в закрытую ампулу и обдувал слабым потоком воздуха, активность тория при этом уменьшилась. Вывод: наряду с α – частицами торий испускает радиоактивный газ. Резерфорд исследовал ионизирующую способности этого газа. Активность газа убывает со временем. Каждую минуту уменьшается вдвое, а через 10 минут до нуля. Английский физик Содди исследовал химические свойства этого газа и определил, что он является инертным. Впоследствии его назвали родоном. Резерфорд и Содди установили !!! Атомы некоторых элементов подвержены спонтанному распаду, сопровождающемуся излучением энергии освобождающегося при обычных молекулярных видоизменениях… Т.О. радиоактивность представляет собой самопроизвольные превращения одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц. Правило смешения: при α – распаде исходное атомное ядро превращается в ядро нового элемента, расположенного в периодической системе Д.Менделеева на две клетки левее исходного. Математически: MZ Х MZ24 24He М – атомная масса Z – заряд ядра При β – распаде (при котором происходит вылет электронов) неустойчивость ядер с большим массовым числом объясняются увеличением числа протонов в ядрах. Протоны в ядре занимают все более высокие энергетические уровни, связанные с взаимодействием между нуклонами, и наступает момент, когда происходит превращение нейтрона в протон с выбросом за предел ядра электрона. При этом протон остается в ядре, а электрон с большой скоростью вылетает из ядра. Реакция превращения нейтрона: 01 n11 p 10 e При β – распаде в исходном ядре один нейтрон превращается в протон, поэтому заряд атома увеличивается на единицу, а его масса практически остается неизменной, т. к. общее число нуклонов в ядре не изменяется. Правило смешение Содди при β – распаде. !!! При β – распаде исходное ядро превращается в ядро другого элемента, расположенного в периодической системе элементов на одну клетку правее исходного. M M 0 Z X Z 1 У 1 e Закон радиоактивного распада: t N N0 2 T Закон радиоактивного распада выражающее среднее число атомов, не распавшихся, и устанавливает, что скорость распада не меняется с течением времени, т.к. за любые равные интервалы времени распадается одна и та же часть имеющихся атомов. Изотопы: Элементы, ядра атомов, которые имеют одинаковые заряды и различные атомные массы называют изотопами. Изотопы существуют у всех химических элементов. При химических реакциях происходит перестройка электронных оболочек, ядра атомов никаких изменений не испытывают. Т.к. заряды изотопов одного и того же элемента равны, то химические свойства изотопов одинаковы, поэтому с помощью химического анализа нельзя разделить изотопы. Для их разделения используют свойство различной степени отклонения заряженных частиц от прямолинейного движения в электрических и магнитных полях в зависимости от их масс. УЭ – 2 Ответь на вопросы. Вопросы: Закрепление 1) Какие типы люминесценции существуют в природе в зависимости от способа теоретического возбуждения атомов, молекул и ионов люминесценирующих веществ? матерела. 2) Что такое активность радиоактивного распада? 3) Что называется естественной радиоактивностью? УЭ – 3 Задача №1 Отработка навыка Имеется 4 грамма радиоактивного кобальта. Сколько граммов кобальта решения задач. распадается за 216 суток, если его период полураспада 72 суток? Задача №2 Имелось некоторое количество радиоактивного изотопа серебра. Масса радиоактивного серебра уменьшилось в 8 раз за 810 суток. Определить период полураспада радиоактивного серебра? Задача №3 Определить период полураспада радиоактивного стронция, если за один год на каждую тысячу атомов распадается в среднем 24,75 атомов? Задача №4 Дополнить ядерную реакцию, протекающую под действием α – частиц; 7 4 m 3 3 Li 2 He n X 2 He Задача №5 Дополнить ядерную реакцию, протекающую под действием протонов; 55 1 1 25 Mn 1 H ? 0 n УЭ -4 Подведение итогов Задача №6 27 Al (n; He ) X Дополнить ядерную реакцию 13 Прорешай задачи: на «3» - задачи № 4, 5, 6 по модулю; №1197, №1198, №1199, №1202. на «4» - № 1, 2, 4, 5, 6 по модулю; №1197, №1198, №1199, №1202. на «5» - № 1, 2, 4, 5, 6 по модулю; №1197, №1198, №1199, №1202, №1204. - Посмотри. Достиг ли ты цели урока. - Ответь на вопросы УЭ – 2. - Запиши домашнее задание § 76 – 81 прочитай, выучи О.К. по тетради. - Дорешай задачи. Спасибо за работу!