کشف رادیواکتیویته - صفحه #1/1
فیزیک پایه نهم.
موضوع:
"کشف رادیواکتیویته"
معلم فیزیک
دبیرستان MBOU شماره 18
عبدالله زوخرا علیبکونا
ماخاچکالا 2013
درس فیزیک با موضوع "کشف رادیواکتیویته"
معلم - عبدالله زوخرا علیبکونا
اهداف درس:
در طول درس، مفاهیم "رادیواکتیویته"، آلفا، بتا، گاما - تشعشع را فراهم کند.
ادامه شکل گیری جهان بینی علمی در بین دانشجویان.
توسعه مهارت های فرهنگ گفتار، فعالیت خلاق، مهارت های خلاقانهدانش آموزان.
کامپیوتر، پروژکتور، تخته سفید تعاملی.
ارائه کامپیوتری"کشف رادیواکتیویته"
کتاب کار دانش آموز
من. زمان سازماندهی (سلام، بررسی آمادگی دانش آموزان برای درس)
یادگیری مطالب جدید.(پیوست 1. ارائه رایانه ای "کشف رادیواکتیویته")
امروز ما شروع به مطالعه فصل چهارم کتاب درسی خود می کنیم که آن را "ساختار اتم و هسته اتم. استفاده از انرژی هسته های اتم" نام دارد. موضوع درس ما "کشف رادیواکتیویته" است (تاریخ و موضوع درس را در دفترچه یادداشت کنید).
این فرض که همه اجسام از ذرات ریز تشکیل شده اند توسط فیلسوف یونان باستاندموکریتوس 2500 سال پیش. ذرات را اتم می نامیدند که به معنی تقسیم ناپذیر است. با این نام، دموکریتوس می خواست تأکید کند که اتم کوچکترین، ساده ترین، بدون داشتن است قطعات تشکیل دهندهو بنابراین یک ذره تقسیم ناپذیر. (اسلاید 3) اما از حدود اواسط نوزدهمقرن، حقایق تجربی ظاهر شد که در مورد ایده تقسیم ناپذیری اتم ها تردید ایجاد کرد. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که اتم‌ها ساختار پیچیده‌ای دارند و حاوی ذرات باردار الکتریکی هستند.
بارزترین شواهد در مورد ساختار پیچیده اتم ها، کشف پدیده رادیواکتیویته بود که توسط هانری بکرل، فیزیکدان فرانسوی در سال 1896 انجام شد. کشف رادیواکتیویته ارتباط مستقیمی با کشف رونتگن داشت. علاوه بر این، برای مدتی تصور می شد که این یک نوع تشعشع است.
اشعه ایکس.در دسامبر 1895، ویلهلم کنراد رونتگن (اسلاید) کشف نوع جدیدی از پرتوها را گزارش کرد که او آن را اشعه ایکس نامید. تاکنون در بیشتر کشورها به این نام خوانده می‌شود، اما در آلمان و روسیه، پیشنهاد زیست‌شناس آلمانی رودولف آلبرت فون کولیکر (1817–1905) برای فراخوانی اشعه ایکس پذیرفته شده است. این پرتوها زمانی تولید می شوند که الکترون ها (پرتوهای کاتدی) که به سرعت در خلاء حرکت می کنند با مانعی برخورد کنند. (اسلاید) شناخته شده بود که وقتی پرتوهای کاتدی به شیشه برخورد می کند، نور مرئی ساطع می کند - لومینسانس سبز. رونتگن کشف کرد که در همان زمان برخی پرتوهای نامرئی دیگر از نقطه سبز روی شیشه ساطع می شوند. این اتفاق به طور تصادفی رخ داد: در یک اتاق تاریک، صفحه ای در نزدیکی آن می درخشید که با باریم تتراسیانوپلاتینات Ba پوشیده شده بود (قبلاً به آن سیانید پلاتین باریم می گفتند). این ماده تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش و همچنین پرتوهای کاتدی، درخشندگی زرد مایل به سبز روشن می دهد. اما پرتوهای کاتدی به صفحه نمایش برخورد نکردند و علاوه بر این، هنگامی که دستگاه با کاغذ سیاه پوشانده شد، صفحه نمایش همچنان به درخشش ادامه می داد. رونتگن به زودی متوجه شد که تشعشع از بسیاری از مواد مات عبور می کند و باعث سیاه شدن صفحه عکاسی می شود که در کاغذ سیاه پیچیده شده یا حتی در یک جعبه فلزی قرار داده شده است. پرتوها از یک کتاب بسیار ضخیم عبور کردند، از یک تخته صنوبر به ضخامت 3 سانتی متر، از یک صفحه آلومینیومی به ضخامت 1.5 سانتی متر ... اشعه ایکس احتمالات کشف او را فهمید: «اگر دست خود را بین لوله تخلیه و صفحه نگه دارید. او نوشت، سپس سایه‌های تیره استخوان‌هایی قابل مشاهده در پس‌زمینه خطوط روشن‌تر دست هستند. این اولین معاینه اشعه ایکس در تاریخ بود.
کشف رونتگن فوراً در سراسر جهان گسترش یافت و نه تنها متخصصان را شگفت زده کرد. در آستانه سال 1896، عکسی از یک دست در یک کتابفروشی در یکی از شهرهای آلمان به نمایش گذاشته شد. روی آن استخوان های یک فرد زنده و روی یکی از انگشتان قابل مشاهده بود - حلقه ازدواج. این یک عکس اشعه ایکس از دست همسر رونتگن بود.
پرتوهای بکرل.کشف رونتگن به زودی به کشفی به همان اندازه قابل توجه منجر شد. در سال 1896 توسط فیزیکدان فرانسوی آنتوان هانری بکرل ساخته شد. (اسلاید) او در 20 ژانویه 1896 در جلسه آکادمی بود که در آن فیزیکدان و فیلسوف هنری پوانکاره در مورد کشف رونتگن صحبت کرد و اشعه ایکس دست انسان را که قبلاً در فرانسه ساخته شده بود نشان داد. پوانکاره خود را به داستانی درباره پرتوهای جدید اکتفا نکرد. او پیشنهاد کرد که این پرتوها با لومینسانس مرتبط هستند و شاید همیشه همزمان با این نوع لومینسانس رخ می دهند، به طوری که احتمالاً می توان از پرتوهای کاتدی صرف نظر کرد. درخشش مواد تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش برای بکرل آشنا بود: هم پدرش الکساندر ادموند بکرل (1820-1891) و هم پدربزرگش آنتوان سزار بکرل (1788-1878)، هر دو فیزیکدان، با آن سروکار داشتند. پسر آنتوان هانری بکرل، ژاک، یک فیزیکدان شد که "از طریق ارث" کرسی فیزیک موزه پاریس را پذیرفت. تاریخ طبیعیبکرلیس به مدت 110 سال از سال 1838 تا 1948 ریاست این بخش را بر عهده داشت.
بکرل تصمیم گرفت بررسی کند که آیا اشعه ایکس با فلورسانس مرتبط است یا خیر. برخی از نمک های اورانیوم، به عنوان مثال، نیترات اورانیل UO2(NO3)2، فلورسانس زرد-سبز روشن را نشان می دهند. چنین موادی در آزمایشگاه بکرل، جایی که او کار می کرد، وجود داشت. پدرش همچنین با آماده سازی اورانیوم کار می کرد که نشان داد پس از قطع نور خورشید، درخشش آنها خیلی سریع - در کمتر از یک صدم ثانیه - از بین می رود. با این حال، هیچ کس بررسی نکرده است که آیا این درخشش با انتشار برخی پرتوهای دیگر که قادر به عبور از مواد مات هستند، مانند رونتگن، همراه است یا خیر. این بود که پس از گزارش پوانکاره، بکرل تصمیم گرفت آزمایش کند.
(اسلاید) کشف رادیواکتیویته، پدیده ای که ترکیب پیچیده هسته اتم را ثابت می کند، بر اثر یک حادثه مبارک اتفاق افتاد. بکرل صفحه عکاسی را در کاغذ سیاه ضخیم پیچیده، دانه های نمک اورانیوم را روی آن قرار داد و آن را در معرض نور شدید قرار داد. نور خورشید. پس از توسعه، صفحه در مناطقی که نمک قرار داشت سیاه شد. در نتیجه، اورانیوم نوعی تشعشع ایجاد می کند که مانند اشعه ایکس، به اجسام مات نفوذ می کند و روی صفحه عکاسی عمل می کند. بکرل فکر می کرد که این تابش تحت تأثیر نور خورشید رخ می دهد.
اما یک روز در فوریه 1896 به دلیل هوای ابری نتوانست آزمایش دیگری انجام دهد. بکرل رکورد را دوباره در کشو گذاشت و روی آن یک صلیب مسی پوشیده از نمک اورانیوم قرار داد. پس از توسعه صفحه، فقط در مورد، دو روز بعد، او سیاه شدن روی آن را به شکل یک سایه مشخص از یک صلیب پیدا کرد. این بدان معنی است که نمک های اورانیوم به طور خود به خود، بدون تأثیر عوامل خارجی، نوعی تشعشع ایجاد می کنند.
بکرل به زودی تأسیس شد واقعیت مهم: شدت تابش فقط با مقدار اورانیوم موجود در آماده سازی تعیین می شود و بستگی به ترکیبات موجود در آن ندارد. بنابراین، تشعشع نه در ترکیبات، بلکه در عنصر شیمیایی اورانیوم، اتم های آن ذاتی است
به طور طبیعی، دانشمندان تلاش کردند تا دریابند که آیا دیگران توانایی انتشار خود به خود را دارند یا خیر عناصر شیمیایی. ماری اسکلودوسکا-کوری سهم بزرگی در این کار داشت.
ماری اسکلودوسکا-کوری و پیر کوری.
کشف رادیوم و پولونیوم
(اسلاید) در سال 1898، دیگر دانشمندان فرانسوی ماریا اسکلودوسکا-کوری و پیر
کوری که رادیواکتیویته توریم را ثابت کرد، دو ماده جدید را از کانی اورانیوم جدا کرد که در بسیاری از موارد رادیواکتیو هستند. بیشترنسبت به اورانیوم و توریم بنابراین دو عنصر رادیواکتیو ناشناخته قبلی کشف شد - پلونیوم و رادیوم کار کمرشکن، برای چهار سال طولانی ، این زوج تقریباً انبار مرطوب و سرد خود را ترک نکردند. (اسلاید) پولونیوم (Po-84) به نام وطن مریم - لهستان نامگذاری شد. رادیوم (Ra-88) - تابشی، اصطلاح رادیواکتیویته توسط ماریا اسکلودوسکا پیشنهاد شد. همه عناصر با شماره سریال بزرگتر از 83 رادیواکتیو هستند، یعنی. در جدول تناوبی بعد از بیسموت قرار دارد. به مدت 10 سال کار مشترکآنها کارهای زیادی برای مطالعه پدیده رادیواکتیویته انجام دادند. این کار فداکارانه ای به نام علم بود - در یک آزمایشگاه ضعیف و در غیاب بودجه لازم. محققان در سال 1902 رادیوم را به مقدار 0.1 گرم دریافت کردند. برای این کار 45 ماه کار سخت در آنجا و بیش از 10000 عملیات آزادسازی و تبلور شیمیایی انجام دادند. (اسلاید)
جای تعجب نیست که مایاکوفسکی شعر را با استخراج رادیوم مقایسه کرد:
«شعر همان استخراج رادیوم است.
یک گرم تولید، یک سال کار.
صدور یک کلمه واحد به خاطر
هزار تن سنگ لفظی."
در سال 1903، کوری و آ. بکرل به خاطر کشفیاتشان در زمینه رادیواکتیویته، جایزه نوبل فیزیک را دریافت کردند.
بکرل و کوری ها اولین را ایجاد کردند مدرسه علمیمطالعه رادیواکتیویته بسیاری از اکتشافات برجسته در داخل دیوارهای آن انجام شد. سرنوشت برای بنیانگذاران مدرسه نامطلوب بود. پیر کوری در 17 آوریل 1906 به طرز غم انگیزی درگذشت، هانری بکرل در 25 اوت 1908 درگذشت نابهنگام (اسلاید)
ماریا اسکلودوسکا-کوری تحقیقات خود را ادامه داد. او از دولت حمایت کرد. آزمایشگاه رادیواکتیویته مخصوصاً برای او در سوربن ایجاد شد. (اسلاید)
در سال 1914، ساخت موسسه رادیوم به پایان رسید و او مدیر آن شد. قبل از روزهای گذشتهاو از شعار پیر پیروی کرد: "هر اتفاقی بیفتد، شما باید کار کنید."
ماریا مجبور بود «ایپوپی» رادیوم را تکمیل کند: رادیوم متالیک دریافت کنید. او توسط کارمند طولانی مدتش آندره دبیورن کمک کرد (به هر حال، این او بود که یک عنصر رادیواکتیو جدید - اکتینیم را کشف کرد).
در شماره ماه مارس گزارش های آکادمی علوم پاریس برای سال 1910، مقاله کوتاه آنها منتشر شد که در آن آنها انتشار حدود 0.1 گرم فلز را گزارش کردند. بعدها، این رویداد در میان هفت دستاورد برجسته علمی ربع اول قرن بیستم قرار گرفت.
در سال 1911، ماری کوری دومین جایزه خود را دریافت کرد جایزه نوبل- در شیمی
خاصیت تابش عناصر نامرئی به طور پیوسته و بدون هیچ گونه تأثیر خارجی که قابلیت نفوذ از صفحه های مات و اعمال اثر عکاسی و یونیزه کننده را داشته باشد رادیواکتیویته و خود تشعشع را تشعشعات رادیواکتیو می نامند.
(اسلاید)
خواص تشعشعات رادیواکتیو (اسلاید)
یونیزه کردن هوا؛
روی صفحه عکاسی عمل کنید.
باعث درخشش برخی از مواد شود.
از طریق صفحات فلزی نازک نفوذ کنید.
شدت تابش متناسب با غلظت ماده است.
شدت تابش به عوامل خارجی (فشار، دما، روشنایی، تخلیه الکتریکی) بستگی ندارد.
در سال 1899، تحت هدایت دانشمند انگلیسی E. Rutherford (Slide)، آزمایشی انجام شد که امکان تشخیص ترکیب پیچیده تشعشعات رادیواکتیو را فراهم کرد. در نتیجه آزمایشی که تحت هدایت فیزیکدان انگلیسی ارنست رادرفورد انجام شد، مشخص شد که تابش رادیواکتیو رادیوم ناهمگن است، یعنی. ساختار پیچیده ای دارد. بیایید ببینیم این آزمایش چگونه انجام شد.
اسلاید یک ظرف سربی با دیواره ضخیم با دانه ای از رادیوم در پایین را نشان می دهد. پرتوی از تشعشعات رادیواکتیو از رادیوم از یک سوراخ باریک خارج می شود و به صفحه عکاسی برخورد می کند (تابش رادیوم به همه جهات هدایت می شود، اما نمی تواند از لایه ضخیم سرب عبور کند). پس از توسعه صفحه عکاسی، یک نقطه تاریک- فقط در محلی که پرتو برخورد کرده است (Slide)
سپس تجربه تغییر کرد، (Slide) یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد شد که روی پرتو عمل می کرد. در این مورد، سه لکه در صفحه توسعه یافته ظاهر شد: یکی، مرکزی، در همان مکان قبلی قرار داشت و دو نقطه دیگر در طرف مقابل صفحه مرکزی قرار داشتند. اگر دو جریان در یک میدان مغناطیسی از جهت قبلی منحرف شوند، آنگاه آنها جریان هایی از ذرات باردار هستند. انحراف در جهات مختلف نشان داده شده است نشانه های مختلفبارهای الکتریکی ذرات در یک جریان، تنها ذرات با بار مثبت وجود داشتند، در جریان دیگر، ذرات با بار منفی. و جریان مرکزی تابشی بود که بار الکتریکی نداشت.
ذرات با بار مثبت را ذرات آلفا، ذرات باردار منفی را ذرات بتا و ذرات خنثی را کوانتا گاما می نامند.
قدرت نفوذ انواع مختلفتابش - تشعشع
این سه نوع تشعشع از نظر قدرت نفوذ، یعنی میزان جذب آنها توسط مواد مختلف بسیار متفاوت است. پرتوها کمترین قدرت نفوذ را دارند. (اسلاید) یک لایه کاغذ به ضخامت حدود 0.1 میلی متر از قبل برای آنها مات است. اگر سوراخی را در یک صفحه سربی با یک تکه کاغذ بپوشانید، هیچ نقطه ای مطابق با تشعشع در صفحه عکاسی پیدا نمی شود.
در هنگام عبور از مواد - اشعه بسیار کمتر جذب می شود. (اسلاید) یک صفحه آلومینیومی فقط با ضخامت چند میلی متری آنها را کاملا به تاخیر می اندازد. پرتوهای .- بیشترین قدرت نفوذ را دارند.
(اسلاید) شدت جذب پرتوهای - با افزایش عدد اتمی ماده جاذب افزایش می یابد. اما حتی یک لایه سرب به ضخامت 1 سانتی متر برای آنها مانعی غیر قابل عبور نیست. هنگامی که پرتوهای - از چنین لایه‌ای از سرب عبور می‌کنند، شدت آنها تنها به میزان دو برابر کاهش می‌یابد. ویدیو
ماهیت فیزیکی پرتوهای -، - و - آشکارا متفاوت است.
ماهیت فیزیکی انواع مختلف تشعشعات(اسلاید)
اشعه گاما.از نظر خواص، پرتوهای α بسیار شبیه پرتوهای ایکس هستند، اما قدرت نفوذ آنها بسیار بیشتر از اشعه ایکس است. این نشان داد که پرتوها امواج الکترومغناطیسی هستند. پس از کشف پراش پرتوهای - روی کریستال ها و اندازه گیری طول موج آنها، همه تردیدها در این مورد ناپدید شدند. معلوم شد که بسیار کوچک است - از 10 -8 تا 10 -11 سانتی متر.
روی ترازو امواج الکترومغناطیسیپرتوها مستقیماً از اشعه ایکس پیروی می کنند. سرعت انتشار پرتوها مانند تمام امواج الکترومغناطیسی است - حدود 300000 کیلومتر در ثانیه.
پرتوهای بتااز همان ابتدا، پرتوهای - و - به عنوان جریانی از ذرات باردار در نظر گرفته شدند. آزمایش با پرتوها آسان‌تر بود، زیرا آنها در میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی با شدت بیشتری منحرف می‌شوند.
وظیفه اصلی آزمایشگران تعیین بار و جرم ذرات بود. هنگام مطالعه انحراف ذرات - در میدان های الکتریکی و مغناطیسی، مشخص شد که آنها چیزی جز الکترون هایی نیستند که با سرعت های بسیار نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند. ضروری است که سرعت ذرات گسیل شده توسط هر عنصر رادیواکتیو یکسان نباشد. ذرات با سرعت های بسیار متنوعی وجود دارند. این منجر به انبساط پرتو ذرات در یک میدان مغناطیسی می شود (شکل 13.6 را ببینید).
ذرات آلفاتوضیح ماهیت ذرات دشوارتر بود، زیرا آنها توسط میدان های مغناطیسی و الکتریکی ضعیف تر منحرف می شوند. رادرفورد بالاخره توانست این مشکل را حل کند. او نسبت بار یک ذره q به جرم آن را از انحراف در میدان مغناطیسی اندازه گرفت. معلوم شد که حدود 2 برابر کمتر از یک پروتون - هسته اتم هیدروژن است. بار پروتون برابر با بار اولیه است و جرم آن بسیار نزدیک به واحد جرم اتمی 1 است. در نتیجه، یک ذره y دارای جرمی برابر با دو واحد جرم اتمی در هر بار اولیه است.
اما بار ذره و جرم آن ناشناخته باقی ماندند. اندازه گیری بار یا جرم ذره ضروری بود. با ظهور شمارنده گایگر، اندازه گیری شارژ آسان تر و دقیق تر شد. از طریق یک پنجره بسیار نازک، ذرات می توانند وارد شمارنده شده و توسط آن ثبت شوند.
رادرفورد یک شمارنده گایگر را در مسیر ذرات قرار داد که تعداد ذرات ساطع شده توسط یک داروی رادیواکتیو را در زمان معینی اندازه گیری می کرد. سپس شمارنده را با یک سیلندر فلزی متصل به یک الکترومتر حساس جایگزین کرد (شکل 13.7). رادرفورد با یک الکترومتر بار را اندازه گیری کرد - ذرات منتشر شده از منبع به داخل سیلندر در یک زمان (رادیواکتیویته بسیاری از مواد تقریباً با زمان تغییر نمی کند). رادرفود با دانستن بار کل ذرات و تعداد آنها، نسبت این مقادیر، یعنی بار یک ذره را تعیین کرد. این شارژ برابر با دو بار ابتدایی بود.
بنابراین، او ثابت کرد که یک ذره دارای دو واحد جرم اتمی برای هر یک از دو بار اصلی خود است. بنابراین، چهار واحد جرم اتمی برای دو بار اولیه وجود دارد. هسته هلیوم دارای بار یکسان و جرم اتمی نسبی یکسان است. از این نتیجه می شود که - یک ذره هسته اتم هلیوم است.
رادرفورد که از نتیجه به دست آمده راضی نبود، بعداً با آزمایش های مستقیم ثابت کرد که دقیقاً هلیوم است که در تجزیه رادیواکتیو تشکیل می شود. جمع آوری -ذرات در داخل یک مخزن مخصوص برای چند روز، او با کمک تحلیل طیفیاو متقاعد شده بود که هلیوم در ظرف انباشته می شود (هر ذره دو الکترون گرفته و به اتم هلیوم تبدیل می شود).
بنابراین، پدیده رادیواکتیویته، یعنی. انتشار خود به خودی توسط ذرات -، - و -، همراه با سایر واقعیت های تجربی، مبنایی برای این فرض بود که اتم های ماده دارای ترکیب پیچیده ای هستند.
تثبیت دانش.
1.بست اولیه.
1. کشفی که بکرل در سال 1896 انجام داد چیست؟
2. کدام یک از دانشمندان به مطالعه این پرتوها مشغول بودند؟
3- پدیده تابش خود به خودی توسط برخی اتم ها چگونه و توسط چه کسانی نامیده شد؟
4. در طول مطالعه پدیده رادیواکتیویته، که عناصر شیمیایی قبلا ناشناخته کشف شد
5. نام ذرات تشکیل دهنده انتشار رادیواکتیو چه بود؟
6. چرا تشعشعات رادیواکتیو در یک میدان مغناطیسی به سه پرتو تقسیم شد؟
7. ماهیت ذره α چیست؟ بار و جرم آن چقدر است؟
8. ذرات β چیست؟
9. پرتوهای γ با چه سرعتی منتشر می شوند؟ چه خواص پرتوهای γ را می دانید؟
کار مستقل. خودتان آن را انجام دهیدتکالیف در کتاب کار
1. چه کسی اولین بار انتشار رادیواکتیو اورانیوم را مشاهده کرد؟ __________________________
2. نام عناصر شیمیایی جدید که قادر به انتشار خود به خودی توسط کوری ها هستند چه بود؟ __________________________
3. رادیواکتیویته چیست؟ _________________________________ .
4. اولین بار چه کسی اصطلاح «رادیواکتیویته» را معرفی کرد؟ _________________________________ .
5. -radiation، -radiation، -radiation چیست؟ ________________________________________________________________ .
7. جهت القای میدان مغناطیسی چیست؟
8. جدول را پر کنید
|
تابش - تشعشع |
شارژ |
نفوذ کرد. توانایی |
مثال ها |
طبیعت |
|
α |
+ |
دقیقه |
کاغذ در هوا 3-9 سانتی متر اجرا شود آلومینیوم - 0.05 میلی متر |
شار هسته های اتمی هلیوم 4 2 He υ= 14.000 - 20.000 کیلومتر بر ثانیه |
|
β |
- |
کمی > α |
مسافت پیموده شده در هوا 40 سانتی متر سرب - 3 سانتی متر |
جریان الکترون 0 - 1e υ≈ 300000 کیلومتر بر ثانیه |
|
γ |
0 |
حداکثر |
مسافت پیموده شده در هوا صد متر سرب - تا 5 سانتی متر بدن انسان سوراخ می شود |
جریان e-mag کوتاه. امواج (فوتون) υ= 300000 کیلومتر بر ثانیه |
معلم. 4. تحولات رادیواکتیو
مطالعه رادیواکتیویته ما را متقاعد می کند که تشعشعات رادیواکتیو از هسته اتمی عناصر رادیواکتیو ساطع می شود. این در رابطه با ذرات آلفا واضح است، زیرا آنها به سادگی در پوسته الکترونی وجود ندارند. مطالعات شیمیایی نشان داده است که در موادی که تابش بتا ساطع می کنند، اتم های یک عنصر با شماره سریال یک واحد بالاتر از شماره سریال تابش کننده بتا تجمع می یابد. مثلا
20 10 Ne β → 20 11 Na β → 20 12 Mg β → 20 13 Al
در هنگام واپاشی رادیواکتیو چه اتفاقی برای ماده می افتد؟
ویدیو
تشعشعات رادیواکتیو از هسته اتمی عناصر رادیواکتیو ساطع می شوند
با انتشار تابش α و β، اتم های یک عنصر رادیواکتیو تغییر می کند و به اتم های یک عنصر جدید تبدیل می شود.
به این معنا، انتشار تشعشعات رادیواکتیو، واپاشی رادیواکتیو نامیده می شود.
بنابراین، تعریف را در دفترچه یادداشت کنید: پدیده تبدیل خود به خود هسته های ناپایدار اتم ها به هسته اتم های دیگر با انتشار ذرات و تابش انرژی را رادیواکتیویته طبیعی می گویند.
رادیو - من تشعشع می کنم، فعال ووس - موثر.
قوانین افست -
اینها قوانینی هستند که نشان دهنده جابجایی یک عنصر در جدول تناوبی ناشی از فروپاشی است.
تبدیل هسته ها از قانون جابجایی پیروی می کند که برای اولین بار توسط دانشمند انگلیسی F. Soddy فرموله شد.
پیام دانش آموزان در مورد F. Soddy (پرتره).
فردریک سودی (09/2/1877 - 09/22/1956) فیزیکدان انگلیسی، یکی از پیشگامان رادیواکتیویته، عضو انجمن سلطنتی لندن بود.
او به همراه رادرفورد در سالهای 1902-1903 نظریه واپاشی رادیواکتیو را توسعه داد و قانون تبدیلات رادیواکتیو را تدوین کرد. در سال 1903، او وجود هلیوم را در محصولات تشعشع رادیوم ثابت کرد. او مستقل از دیگران، در سال 1918 پروتاکتینیوم را کشف کرد. قانون α فرموله شده است. در سال 1913 او قانون جابجایی را در هنگام واپاشی رادیواکتیو ایجاد کرد.
معلمدر واپاشی رادیواکتیو، قوانین بقای جرم و بار برآورده می شود
معلم.
α - پوسیدگی:هسته از دست می دهد بار مثبت 2 درجه و جرم آن تا ساعت 4 صبح کاهش می یابد. عنصر جابجا شده است 2 سلول به ابتدا
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 He
β - پوسیدگی:یک الکترون هسته را ترک می کند، بار یک بار افزایش می یابد و جرم تقریباً بدون تغییر باقی می ماند. عنصر جابجا شده است 1 سلول به سمت انتهاسیستم دوره ای (اسلاید)
A Z X → A Z+1 Y +
وقتی هسته اتم ها خنثی ساطع می کنند γ-کوانتدگرگونی های هسته ای رخ نمی دهد. کوانتوم γ گسیل شده انرژی اضافی هسته برانگیخته را از بین می برد. تعداد پروتون ها و نوترون های موجود در آن بدون تغییر باقی می ماند.
اگر استدلال من را با دقت دنبال می کنید، باید یک سوال از من بپرسید. (در صورت وجود الکترون ها چگونه از هسته خارج می شوند؟ خیر؟!) پاسخ: در واپاشی β، نوترون با گسیل الکترون به پروتون تبدیل می شود.
1 0 n → 1 1 p + 0 -1e + υ (υ - پادنوترینو) (اسلاید)
γ - تشعشعبا تغییر بار همراه نیست، در حالی که جرم هسته به طور ناچیزی تغییر می کند.
حل مسئله.
معلم در تخته سیاه راه حل مسائل مربوط به قانون جابجایی را تجزیه و تحلیل می کند:
وظیفه 1 : ایزوتوپ توریم 230 90 Th یک ذره α ساطع می کند. چه عنصری تشکیل می شود؟
راه حل: 230 90th α → 226 98 Ra + 4 2 He
وظیفه 2 : ایزوتوپ توریم 230 90 Th بتا رادیواکتیو است. چه عنصری تشکیل می شود؟
راه حل: 230 90 Th β → 230 91 Ra + 0-1e
حل مسئله توسط دانش آموزان در تخته سیاه:
وظیفه : Protactinium 231 91 Ra α رادیواکتیو است. با استفاده از قوانین "shift" و جدول تناوبی عناصر، تعیین کنید که کدام عنصر با استفاده از این واپاشی به دست می آید.
راه حل: 231 91 Ra α → 227 89 Ac + 4 2 He
وظیفه : اورانیوم 239 92 U پس از دو واپاشی β و یک واپاشی α به چه عنصری تبدیل می شود؟
راه حل: 239 92 U β → 239 93 Np β → 239 94 Pu α → 235 92U
وظیفه:زنجیره تبدیل های هسته ای نئون 20 10 Ne: β، β، β، α، α، β، α، α را بنویسید.
راه حل: 20 10 Ne β → 20 11 Na β → 20 12 Mg β → 20 13 Al α → 16 11 Na α → 12 9 F β → 12 10 Ne α → 8 8 O α → 4 6 C
تثبیت میانی
1. رادیواکتیویته چیست؟
2. چه قوانین حفاظتی شناخته شده برای شما در طول تبدیلات رادیواکتیو برآورده می شود؟
کار مستقل (به صورت انفرادی، روی کارت (رویکرد متمایز به دانش آموزان)).
پیام دانشجویی
اثر بیولوژیکی پرتوهای رادیواکتیو
یک بار بکرل که به یکی از سخنرانی ها رفت، متوجه شد که نمک اورانیوم ندارد. وقتی وارد آزمایشگاه کوری شد، یک شیشه نمک اورانیوم را برداشت و در جیب کت و شلوارش گذاشت. بعد از سخنرانی دوباره آن را در جیبم گذاشتم و آن را طی کردم تا به خانه برگشتم. روز بعد، او متوجه قرمزی پوست در محل قرار گرفتن لوله آزمایش شد. بکرل کوری ها را به همسران نشان داد که نشان دهنده تأثیر اورانیوم بر پوست بود.
پیر کوری تصمیم گرفت بررسی کند و یک صفحه اورانیوم را به ساعد خود بست و به مدت 10 ساعت به همین ترتیب راه رفت. قرمزی ناشی از تشعشع به یک زخم شدید تبدیل شد و نزدیک به 2 سال بهبود نیافت. بنابراین، پیر اثر بیولوژیکی تشعشعات رادیواکتیو را کشف کرد.
در اینجا چیزی است که MP Shaskolskaya می نویسد: "در آن سال های دور، در سپیده دم عصر اتمی، کاشفان رادیوم از تأثیر تشعشع اطلاعی نداشتند. گرد و غبار رادیواکتیو در آزمایشگاه آنها حمل می شد. خود آزمايش‌گران با آرامش آماده‌ها را با دستان خود گرفتند، آنها را در جيب‌هاي خود نگه داشتند، غافل از خطر مرگ‌بار. برگه ای از دفترچه یادداشت پیر کوری به پیشخوان گایگر آورده می شود (55 سال پس از نگهداری یادداشت ها در دفترچه!)، و صدای زمزمه یکنواخت با نویز، تقریباً غرش، جایگزین می شود. برگ تشعشع می کند، برگ، همانطور که بود، رادیواکتیویته تنفس می کند.
اکنون مشخص شده است که تشعشعات رادیواکتیو تحت شرایط خاصی می تواند برای سلامت موجودات زنده خطری ایجاد کند. دلیل ش چیه تاثیر منفیتابش به موجودات زنده؟
واقعیت این است که ذرات α و β با عبور از یک ماده، آن را یونیزه می کنند و الکترون ها را از مولکول ها و اتم ها خارج می کنند. یونیزاسیون بافت زنده فعالیت حیاتی سلول های سازنده این بافت را مختل می کند که بر سلامت کل ارگانیسم تأثیر منفی می گذارد.
درجه و ماهیت تأثیر منفی تابش به عوامل متعددی بستگی دارد، به ویژه به اینکه چه انرژی توسط جریان ذرات یونیزه به جسم معین منتقل می شود و جرم این جسم چقدر است. هر چه انسان از جریان ذرات وارده بر روی خود انرژی بیشتری دریافت کند و جرم او کمتر باشد (یعنی انرژی در واحد جرم بیشتر باشد)، اختلالات جدی در بدن او به دنبال خواهد داشت.
دز جذب شده انرژی پرتوهای یونیزه جذب شده توسط گرمای تابش شده (بافت های بدن) بر حسب واحد جرم است.
دوز معادل - دوز جذب شده ضرب در ضریبی است که منعکس کننده توانایی نوع خاصی از تابش در آسیب رساندن به بافت های بدن است.
واحد SI دوز تابش جذب شده 1 خاکستری (1 گری) است.
مشخص شده است که هر چه دوز جذبی اشعه بیشتر باشد، این اشعه می تواند آسیب بیشتری به بدن وارد کند.
همچنین باید در نظر گرفت که در همان دوز جذب شده است انواع متفاوتتشعشعات باعث اثرات بیولوژیکی در ابعاد مختلف می شوند.
به عنوان مثال، در همان دوز جذب شده، اثر بیولوژیکی اثر تابش α 20 برابر بیشتر از تابش γ خواهد بود، اثر نوترون های سریع می تواند 10 برابر بیشتر از تابش γ باشد.
حساسیت اندام های فردی به تشعشعات رادیواکتیو نیز متفاوت است. بنابراین لازم است ضرایب حساسیت بافتی مناسب در نظر گرفته شود.
0.03 - بافت استخوانی
0.03 - غده تیروئید
0.12 - مغز استخوان قرمز
0.12 - نور
0.15 - غده پستانی
0.25 - تخمدان ها و بیضه ها
0.30 - پارچه های دیگر
1.00 - ارگانیسم به عنوان یک کل
حتی دوزهای کوچک پرتو بی ضرر نیستند. تابش می تواند اول از همه باعث جهش ژنی و کروموزومی شود. مشخص شده است که احتمال سرطان به نسبت مستقیم با دوز تابش افزایش می یابد.
سرطان خون یکی از شایع ترین سرطان های ناشی از اشعه است. سرطان سینه، سرطان تیروئید و سرطان ریه به دنبال «محبوبیت» از لوسمی ها می باشد. معده، کبد، روده ها و سایر اندام ها و بافت ها حساسیت کمتری دارند.
تأثیر تشعشع بر بدن می تواند متفاوت باشد، اما تقریباً همیشه منفی است. در دوزهای کم، تشعشع می تواند به کاتالیزوری برای فرآیندهای منجر به سرطان یا یک اختلال ژنتیکی تبدیل شود و در دوزهای زیاد منجر به مرگ کامل یا جزئی بدن به دلیل از بین رفتن سلول های بافتی می شود.
معلم:امروز، 26 آوریل، بیست و هفتمین سالگرد فاجعه چرنوبیل است. و البته نمی توانستیم این تاریخ وحشتناک را نادیده بگیریم.
گزارش دانشجو از حادثه نیروگاه هسته ای چرنوبیل
حادثه چرنوبیل - تخریب در 26 آوریل 1986 واحد نیروگاه 4 نیروگاه هسته ای چرنوبیل واقع در خاک اوکراین. تخریب انفجاری بود، راکتور منهدم شد و در محیطمواد رادیواکتیو زیادی منتشر شد.
حدود 200000 نفر از مناطق آلوده تخلیه شدند.
تشعشعاتی که افراد در معرض آن قرار گرفته اند منجر به نقایص جدی می شود که در فرزندان و نوه های فرد در معرض تشعشعات یا فرزندان دور او ظاهر می شود. .
خلاصه درس: تکلیف.
در طول جمع بندی درس، 2 دانش آموز کار مستقل خود را بررسی می کنند.
سوال برای کلاس:
6 ژوئن 1905 پیر در جلسه آکادمی علوم سخنرانی کرد. من سخنرانی نوبلاو با این جملات پایان داد:
علاوه بر این، به راحتی می توان فهمید که رادیوم در دستان جنایتکار می تواند خطری جدی ایجاد کند و این سؤال مطرح می شود که آیا بشر از آگاهی از اسرار طبیعت بهره مند است، آیا برای استفاده از آنها بالغ است یا این دانش مضر خواهد بود. مثال اکتشافات نوبل در این زمینه گویای است: مواد منفجره قوی انسان را قادر ساخته است. کار فوق العاده، اما آنها به ابزار مخرب وحشتناکی در دست جنایتکاران بزرگ تبدیل شده اند که مردم را به جنگ سوق می دهند. من یکی از کسانی هستم که در کنار نوبل فکر می کنم که بشریت از اکتشافات جدید بیشتر سود می برد تا ضرر.
دو نفر از پنجره بیرون را نگاه می کردند.
یکی باران و گل را دید،
یکی دیگر از بند سبز شاخ و برگ
و آسمان آبی است.
دو نفر از پنجره بیرون را نگاه می کردند.
پشت هر کشفی افرادی هستند. یک شخص تا حد زیادی مقصر مشکلات و مصیبت های خود است.
آیا پرومته در دادن آتش به مردم حق داشت؟
دنیا به جلو دوید، دنیا از چشمه ها افتاد.
از جانب قو زیبااژدها بزرگ شده است
جن از بطری ممنوعه رها شد.
رادیواکتیویته است یک پدیده طبیعی، صرف نظر از اینکه دانشمندان آن را کشف کرده اند یا نه. خاک، بارش، سنگ ها، آب رادیواکتیو هستند. انرژی هسته ای منبع هر چیزی است که وجود دارد. خورشید و ستارگان به لطف واکنش های هسته ای که در اعماق آنها انجام می شود می درخشند. کشف این پدیده مستلزم استفاده خوب و بد از آن بود. دانشمندان بیش از هرکسی به مسئولیتی که با دخالت در امور طبیعت در قبال جامعه دارند واقفند.
در حال حاضر بحث های زیادی در مورد این موضوع وجود دارد: آیا تشعشع خوب است یا شر، آیا تشعشع دوست ما است یا دشمن؟ پس چیست؟
بنابراین، رادیواکتیویته چیست: هدیه یا نفرین؟ درس را با همراهی شما با کلمه رادیواکتیویته شروع کردیم. اکنون چه نوع رادیواکتیویتی را تصور می کنید؟ مثلاً به دانش‌آموزان جوان‌تر چه می‌توانید درباره رادیواکتیویته بگویید.
کار خلاقانه دانش آموزان.
در قدرت شما، در قدرت شما.
تا همه چیز خراب نشود
به قسمت های بی معنی
انسان باید همیشه به یاد داشته باشد که طبیعت عاقل است و با دخل و تصرف در اسرار او نباید قوانین او را زیر پا گذاشت. در اعمال خود باید طبق این قانون هدایت شوید: "آسیب نرسان!"، محتاط، مراقب باشید، ده ها ارتباط و حرکت را از قبل محاسبه کنید، و مهمتر از همه، همیشه در مورد دیگران، ارزش زندگی، ارزش زندگی به یاد داشته باشید. منحصر به فرد بودن سیاره ما رادیواکتیویته به هیچ وجه یک پدیده جدید نیست، تازگی فقط در روشی است که مردم سعی کرده اند از آن استفاده کنند.
زندگی روی زمین در برابر انسان شکننده و بی دفاع است. یک قدم اشتباه و او رفته است. یو.آ.گاگارین اولین فرد روی این سیاره که به اندازه کافی خوش شانس بود زمین را از فضا ببیند، مقایسه کرد. طرح رنگیرنگ های زمین با رنگ های نقاشی های نیکلاس روریچ. اما او همچنین در مورد اینکه سیاره ما از کیهان چقدر شکننده و بی دفاع به نظر می رسد صحبت کرد ...
تست
1 گزینه
1. کدام یک از دانشمندان مدل هسته ای اتم را پیشنهاد کردند؟
الف) تامسون ب) سودی ج) رادرفورد د) ایواننکو
2. کدام یک از دانشمندان ترکیب پیچیده تشعشعات رادیواکتیو را کشف کردند؟
الف) بکرل ب) رادرفورد ج) سادی د) کوری
3. محفظه ابر یک ظرف مهر و موم شده است که با آن پر شده است
الف) مایع فوق گرم ب) بخار آب یا الکل نزدیک به اشباع
ج) امولسیون عکاسی د) گاز
4. اشعه بتا هستند
الف) جریان الکترون ها ب) جریان ذرات آلفا ج) جریان هسته های هلیوم د) امواج الکترومغناطیسی
5. در نتیجه واپاشی آلفا، عنصر جابجا می شود
ب) دو سلول تا ابتدای سیستم تناوبی
ج) دو خانه در انتهای جدول تناوبی
د) چهار سلول تا ابتدای سیستم تناوبی
6. ترکیب اتم 64 29 مس شامل
الف) 64r، 29n، 29ȇ ب) 29p، 64n، 29ȇ ج) 29p، 35n، 29ȇ د) 29р، 64n، 35ȇ
7. عنصر ناشناخته تشکیل شده در جریان یک واکنش هسته ای را تعیین کنید
27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P + X
8. هنگامی که هسته های ایزوتوپ نیتروژن 14 7 N با نوترون بمباران می شوند، ایزوتوپ 11 5 V تشکیل می شود و ...
9. مقداری برابر با نسبت تعداد نوترون ها در هر نسل به تعداد نوترون ها نسل قبلی، ضریب نامیده می شود
الف) تولید مثل نوترون ب) بازتولید نوترون ج) واکنش ها
د) شکافت هسته ای
10. بین ذرات موجود در هسته اتم عمل می کنند
الف) نیروهای گرانشی ب) نیروهای الکترومغناطیسی ج) نیروهای هسته ای
د) نیروهای کولن
فیزیک پایه نهم
تست
"ساختار اتم و هسته اتم"
گزینه 2
1. کدام یک از دانشمندان کاشف رادیواکتیویته است؟
الف) رادرفورد ب) سودی ج) بکرل د) کوری
2. نام دانشمندی که قوانین جابجایی را تدوین کرده است چیست؟
الف) بکرل ب) رادرفورد ج) سودی د) تامسون
3. اساس اتاقک حباب است
الف) مایع فوق گرم ب) بخار آب یا الکل نزدیک به اشباع
ج) امولسیون عکاسی د) گاز
4. اشعه گاما هستند
الف) جریان الکترون ها ب) جریان ذرات آلفا ج) جریان هسته های هلیوم
د) امواج الکترومغناطیسی
5. در نتیجه فروپاشی بتا، عنصر توسط ...
الف) یک سلول به سمت انتهای جدول تناوبی
ب) یک سلول تا ابتدای سیستم تناوبی
ج) دو سلول تا ابتدای سیستم تناوبی
د) چهار سلول تا انتهای سیستم تناوبی
6. ترکیب اتم 39 19 K را تعیین کنید
الف) 39p، 19n، 19ȇ ب) 19p، 39n، 39ȇ ج) 20p، 19n، 39ȇ د) 19p، 20n، 19ȇ
7. عنصر ناشناخته تشکیل شده در جریان یک واکنش هسته ای را تعیین کنید
147 N + 4 2He → 17 8O + X
الف) نوترون ب) پروتون ج) الکترون د) ذره آلفا
8. هنگامی که یک نوترون توسط هسته 27 13 Al دستگیر می شود، ایزوتوپ 24 11 Na تشکیل می شود و ...
الف) الکترون ب) نوترون ج) ذره آلفا د) پروتون
9. حداقل جرم اورانیوم که در آن واکنش زنجیره ای ممکن است نامیده می شود
الف) ضروری ب) بحرانی ج) کافی د) حداقل
10. چه کسی صاحب کشف نوترون است
الف) رادرفورد ب) سودی ج) چادویک د) بکرل
تست
F. I. ____________________________________ گزینه شماره.
کلاس فیزیک 9 "ساختار اتم و هسته اتم"
تست
F. I. ____________________________________ گزینه شماره.
کلاس فیزیک 9 "ساختار اتم و هسته اتم"
تست
F. I. ____________________________________ گزینه شماره.
کلاس فیزیک 9 "ساختار اتم و هسته اتم"
تست
پاسخ ها:
تست در 1
تست در 2
اکتشافات در پایان قرن نوزدهم و پنج سال اول قرن بیستم. منجر به انقلابی در جهان بینی فیزیکی شد. ایده اتم های تغییر ناپذیر، جرم به عنوان مقدار ثابت ماده، قوانین نیوتن به عنوان پایه های تزلزل ناپذیر فروریخت. تصویر فیزیکیجهان، در مورد فضا و زمان مطلق، گسستگی، ناپیوستگی در فرآیندهای پیوسته کشف شد.
ایده اتم های غیرقابل تغییر و تخریب ناپذیر که از زمان دموکریتوس در فیزیک و فلسفه وجود داشت، با کشف رادیواکتیویته از بین رفت. ماریا اسکلودوسکا کوری در همان ابتدای تحقیق در مورد رادیواکتیویته نوشت: "به نظر می رسد رادیواکتیویته اورانیوم و ترکیبات توریم خواص اتمی باشد... من ترکیبات اورانیوم و توریم را از این منظر مطالعه کردم و اندازه گیری های زیادی از فعالیت آنها انجام دادم. تحت شرایط مختلف از مجموع این اندازه گیری ها نتیجه می شود که رادیواکتیویته این ترکیبات در واقع یک خاصیت اتمی است. در اینجا به نظر می رسد که با حضور اتم های هر دو عنصر در نظر گرفته شده مرتبط است و نه با تغییر در حالت فیزیکی و نه با دگرگونی های شیمیایی از بین نمی رود.
بنابراین، معلوم شد که اتم های اورانیوم، توریم، و بعدها پلونیوم و رادیوم کشف شده، آجرهای مرده نیستند، بلکه دارای فعالیت هستند، پرتوهایی از خود ساطع می کنند. ماهیت این پرتوها توسط تعدادی از دانشمندان مورد بررسی قرار گرفت، اما رادرفورد اولین کسی بود که ترکیب پیچیده پرتوهای رادیواکتیو را کشف کرد. او در مقاله ای که در سال 1899 با عنوان «تابش اورانیوم و رسانایی الکتریکی ناشی از آن» منتشر شد، با روش الکتریکی نشان داد که تابش اورانیوم ترکیب پیچیده ای دارد.
یکی از صفحات خازن با پودر نمک اورانیوم پوشانده شده بود و به قطب باتری متصل می شد، دومی به ربع یک الکترومتر ربع متصل بود که جفت ربع دیگر آن به قطب باتری متصل بود. میزان تخلیه ناشی از عمل یونیزه پرتوهای اورانیوم اندازه گیری شد. پودر با ورقه های نازک فویل فلزی پوشانده شده بود. رادرفورد نوشت: «این آزمایش‌ها نشان می‌دهند که تشعشع اورانیوم از نظر ترکیب ناهمگن است - حداقل دو تشعشع دارد. انواع مختلف. یکی به شدت جذب می شود، بگذارید برای راحتی آن را تابش α بنامیم، و دیگری قدرت نفوذ زیادی دارد، بگذارید آن را تابش P بنامیم.
رادرفورد در طول این تحقیق در مورد کار اشمیت که رادیواکتیویته توریم را کشف کرد (او ظاهراً از کشف مشابه اسکلودوسکا-کوری اطلاعی نداشت) مطلع شد. او تابش توریم را بررسی کرد و دریافت که پرتو a توریم قدرت نفوذ بیشتری نسبت به تابش a اورانیوم دارد. او همچنین اظهار داشت که تشعشعات توریم "از نظر ترکیب ناهمگن است، حاوی پرتوهایی با قدرت نفوذ زیاد است." با این حال، رادرفورد تجزیه و تحلیل دقیقی از تشعشعات توریم انجام نداد. در سال 1900 ویلار تشعشعات ضعیف بسیار نافذی را کشف کرد. پرتوهای ویلار به 7 پرتو معروف شدند.
معلوم شد که پرتوهای α -، β -، γ - نه تنها در قدرت نفوذ آنها متفاوت هستند. بکرل در سال 1900 نشان داد که پرتوهای p منحرف می شوند میدان مغناطیسیدر همان جهت پرتوهای کاتدی. این نتیجه توسط کوری، مایر، شوایدلر و دیگران به دست آمد. این آزمایشات نشان داد، همانطور که رادرفورد در سال 1902 نوشت، "پرتوهای منحرف شده از همه نظر شبیه پرتوهای کاتدی هستند." رادرفورد مستقیماً از پرتوهای β به عنوان الکترون صحبت می کند. V. Kaufman در سال 1901 با انجام آزمایشاتی با پرتوهای β، وابستگی جرم به سرعت را کشف کرد.
در فوریه 1903، رادرفورد نشان داد که پرتوهای "غیر قابل انحراف" در واقع "در مغناطیسی و قوی منحرف می شوند." میدان های الکتریکی. این پرتوها در مقایسه با پرتوهای کاتدی در جهت مخالف منحرف می شوند و بنابراین باید از ذرات دارای بار مثبت تشکیل شده باشند که با سرعت بالا حرکت می کنند.
در سال 1903، M. Sklodowska-Curie در پایان نامه دکترای خود "تحقیق در مورد مواد رادیواکتیو" نموداری از ساختار تشعشعات رادیواکتیو با توجه به انحراف آنها در یک میدان مغناطیسی ارائه داد که از آن زمان در تمام کتاب های درسی گنجانده شده است.
اندکی پس از کشف پولونیوم و رادیوم، کوری ها ثابت کردند که "پرتوهای ساطع شده از این مواد، که بر روی مواد غیرفعال اثر می کنند، می توانند رادیواکتیویته را به آنها منتقل کنند و این رادیواکتیویته القایی برای مدت زمان کافی باقی می ماند."
سپس رادرفورد، با مطالعه رادیواکتیویته ترکیبات توریم، نوشت که این ترکیبات، علاوه بر پرتوهای رادیواکتیو معمولی، «به طور مداوم نوعی ذرات رادیواکتیو ساطع می کنند که خواص رادیواکتیو را برای چند دقیقه حفظ می کنند». رادرفورد این ذرات را «نشات» نامید. در جلوه های عکاسی و الکتریکی، تراوش شبیه اورانیوم است. این قابلیت یونیزه کردن گاز اطراف را دارد و در تاریکی روی صفحه عکاسی با نوردهی چند روزه عمل می کند. رادرفورد، در آزمایش‌هایی با ترکیبات توریم، خاصیت آنها را برای برانگیختن "در هر ماده جامدی که در کنار آن قرار دارد، رادیواکتیویته که با گذشت زمان ناپدید می‌شود" تایید کرد، یعنی رادیواکتیویته القایی که کوری یک سال قبل مشاهده کرده بود. او همچنین نشان داد که ارتباط نزدیکی بین انتشار توریم و رادیواکتیویته برانگیخته وجود دارد. رادرفورد می‌نویسد: «نشستن به یک معنا علت فوری برانگیختگی رادیواکتیویته است». رادرفورد تابش از نمونه ای از "رادیوم نه کاملا خالص" را که در اختیار داشت تشخیص نداد. با این حال، دورن بعداً بیشتر استفاده کرد نمونه تمیزرادیوم و نشان داد که رادیوم همانند توریم توانایی انتشار تابش دارد.
اسکلودوفسکا-کوری در پایان نامه خود نوشت: «به گفته رادرفورد، تراوش یک جسم رادیواکتیو، گازی مادی و رادیواکتیو است که از این بدن آزاد می شود.» رادرفورد و سودی در سال 1902 اولین مقاله را با عنوان علت و ماهیت رادیواکتیویته منتشر کردند. آنها با بررسی توانایی ترکیبات توریم برای انتشار، یک جزء فعال را از هیدروکسید توریم جدا کردند که "دارای خواص شیمیایی خاص و فعالیت حداقل 1000 برابر بیشتر از فعالیت ماده ای است که از آن جدا شده است."
با اشاره به مثال کروکس که در سال 1900 جزء فعال را از اورانیوم جدا کرد که کروکس آن را UX نامید. در نتیجه تحقیقات دقیق، آنها به این نتیجه رسیدند: "رادیواکتیویته توریم در هر لحظه، رادیواکتیویته دو فرآیند متضاد است:
1) تشکیل یک ماده فعال جدید با سرعت ثابت توسط ترکیب توریم.
2) کاهش انتشار ماده فعال در طول زمان.
رادیواکتیویته طبیعی یا دائمی توریم حالت تعادلی است که در آن میزان افزایش رادیواکتیویته به دلیل تشکیل یک ماده فعال جدید با نرخ کاهش رادیواکتیویته یک ماده از قبل تشکیل شده متعادل می شود.
این منجر به نتیجه گیری اساسی می شود که رادرفورد و سودی چنین فرموله می کنند: «... رادیواکتیویته یک پدیده اتمی است که همزمان با تغییرات شیمیایی همراه است که در نتیجه آن انواع جدیدی از ماده ظاهر می شود و این تغییرات باید در داخل اتم رخ دهد. و عناصر رادیواکتیو باید دستخوش دگرگونی های خود به خودی شوند.
اولین مقاله رادرفورد و سودی در شماره سپتامبر مجله Philosophical منتشر شد. مقاله دوم در شماره نوامبر منتشر شد. رادرفورد و سودی در تشریح آزمایشی برای اندازه‌گیری قدرت تابش، نوشتند: «داده‌های کافی داده شده است تا به وضوح نشان دهد که هم در رادیواکتیویته توریم و هم در رادیوم، دگرگونی‌های پیچیده آشکار می‌شوند، که هر کدام با تشکیل پیوسته همراه است. نوع خاصماده شیمیایی فعال. تراوشات تشکیل شده از رادیوم و توریم یک گاز بی اثر است. دانشمندان به ارتباط رادیواکتیویته با هلیوم، که احتمالا محصول نهایی فروپاشی است، توجه دارند.
در آوریل و مه 1903، آثار جدیدی از رادرفورد و سودی ظاهر شد - "مطالعه مقایسه ای رادیواکتیویته رادیوم و توریم" و "تبدیل رادیواکتیو". اکنون آنها با اطمینان کامل بیان می کنند که "تمام موارد تبدیل رادیواکتیو مورد مطالعه به تشکیل یک ماده از ماده دیگر کاهش می یابد (اگر پرتوهای ساطع شده در نظر گرفته نشوند). هنگامی که چندین تبدیل اتفاق می افتد، آنها به طور همزمان رخ نمی دهند، بلکه به صورت متوالی رخ می دهند.
علاوه بر این، رادرفورد و سودی قانون تبدیل رادیواکتیو را فرموله می کنند: «در تمام مواردی که یکی از محصولات رادیواکتیو جدا شد و فعالیت آن بررسی شد، بدون توجه به رادیواکتیویته ماده ای که از آن تشکیل شده بود، مشخص شد که فعالیت در همه مطالعات طبق قانون پیشرفت هندسی با گذشت زمان کاهش می یابد.
نتیجه این است که "نرخ دگرگونی همیشه متناسب با تعداد سیستم هایی است که هنوز دچار تحول نشده اند":
به عبارت دیگر: "مقدار نسبی مواد رادیواکتیو که به یک واحد زمان تبدیل می شود یک مقدار ثابت است." رادرفورد و سودی این ثابت را ثابت رادیواکتیو می نامند و اکنون ثابت واپاشی نامیده می شود.
رادرفورد و سودی از کشف خود، نتایج مهمی در مورد وجود عناصر رادیواکتیو جدید می‌گیرند که می‌توان آنها را از طریق رادیواکتیویته آنها شناسایی کرد، حتی اگر در مقادیر ناچیز وجود داشته باشند.
پیش‌بینی رادرفورد و سودی به طرز درخشانی به حقیقت پیوست و روش‌های پرتوشیمی که توسط کوری‌ها، رادرفورد و سودی ایجاد شد، به ابزاری قدرتمند در کشف عناصر جدید تبدیل شد که امکان شناسایی عنصر جدید، 101، مندلیویوم را فراهم کرد. مقدار فقط 17 اتم.
رادرفورد و سودی در کار کلاسیک خود به مسئله اساسی انرژی تبدیلات رادیواکتیو دست زدند. با محاسبه انرژی ذرات a منتشر شده توسط رادیوم، آنها به این نتیجه می رسند که "انرژی تبدیلات رادیواکتیو حداقل 20000 برابر و شاید حتی یک میلیون بار بیشتر از انرژی هر تبدیل مولکولی است." علاوه بر این، این تخمین‌های انرژی فقط به انرژی تشعشع مربوط می‌شود و نه انرژی کل تبدیل رادیواکتیو، که به نوبه خود می‌تواند تنها بخشی از انرژی داخلی اتم باشد، زیرا انرژی داخلی محصولات حاصل ناشناخته باقی می‌ماند.
رادرفورد و سودی معتقدند که "انرژی پنهان در اتم چندین برابر انرژی آزاد شده در تبدیل شیمیایی معمولی است." این انرژی عظیم، به نظر آنها، باید "هنگام توضیح پدیده های فیزیک فضایی" مورد توجه قرار گیرد. به طور خاص، پایداری انرژی خورشیدی را می توان با این واقعیت توضیح داد که فرآیندهای تبدیل زیر اتمی در خورشید در حال انجام است.
یک بار دیگر از آینده نگری نویسندگان، که در اوایل سال 1903 نقش کیهانی انرژی هسته ای را دیدند، شگفت زده می شود. سال 1903 سال کشف این شکل جدید از انرژی بود که رادرفورد و سودی با صراحت درباره آن صحبت کردند و آن را انرژی درون اتمی نامیدند.
در همان سال، در پاریس، پیر کوری و همکارش لابورد، گرمای آزاد شده خود به خود توسط نمک های رادیوم را اندازه گرفتند. وی تصریح کرد: یک گرم رادیوم در یک ساعت مقداری گرما به میزان ۱۰۰ کالری کم آزاد می کند. کوری نوشت: «انتشار مداوم چنین مقدار گرما را نمی توان با تبدیل شیمیایی معمولی توضیح داد. اگر دلیل تشکیل گرما را در برخی از تبدیلات درونی جستجو کنیم، این دگرگونی ها باید ماهیت پیچیده تری داشته باشند و باید ناشی از تغییراتی در خود اتم رادیوم باشند.
درست است، کوری امکان وجود مکانیسم دیگری از انتشار انرژی را پذیرفت. ماری اسکلودوسکا-کوری پیشنهاد کرد که عناصر رادیواکتیو انرژی خود را از فضا می گیرند. "به طور مداوم با برخی از تشعشعات هنوز ناشناخته نفوذ می کند، که با برخورد با اجسام رادیواکتیو، به تأخیر می افتند و به انرژی رادیواکتیو تبدیل می شوند." اما این فرضیه که در سال 1900 توسط او بیان شد و به دلیل ایده تابش کیهانی موجود در آن قابل توجه بود، کنار گذاشته شد و در سال 1903 کوری اعتراف کرد: "آخرین تحقیقات از فرضیه تبدیل اتمی رادیوم حمایت می کند."
1903 را باید یک تاریخ قرمز در تاریخ رادیواکتیویته در نظر گرفت. امسال سال کشف قانون تبدیلات رادیواکتیو و نوع جدیدی از انرژی - انرژی اتمی است که خود را در این تبدیلات نشان می دهد. این سال تولد اولین وسیله ای است که به شما امکان می دهد اتم های جداگانه را ببینید - اسپینتاریزکوپ کروکس. ماریا اسکلودوسکا کوری نوشت: «بخش اساسی این دستگاه، دانه‌ای از نمک رادیوم است که در انتهای یک سیم فلزی در مقابل صفحه‌ای از روی فسفری ثابت شده است. فاصله رادیوم تا صفحه نمایش بسیار کم است (حدود 1/2 میلی متر). طرف صفحه رو به رادیوم از طریق ذره بین مشاهده می شود. چشم در اینجا باران واقعی از نقاط درخشان را می بیند که مدام چشمک می زند و دوباره ناپدید می شود. صفحه نمایش شبیه یک آسمان پرستاره است.
کوری با بیان این فرضیه که هر فلش صفحه به دلیل تأثیر ذره a بر آن است، می نویسد که در این مورد «در اینجا برای اولین بار پدیده ای را پیش روی خود خواهیم داشت که تشخیص فرد را ممکن می سازد. عمل یک ذره با ابعاد اتمی." و اینطور معلوم شد.
سرانجام، در 25 ژوئن 1903، ماری اسکلودوسکا-کوری از او دفاع کرد. پایان نامه دکترا، که از آن شرح اسپینتاریزکوپ را گرفتیم و اولین زن در فرانسه است که این درجه را دریافت می کند. درجه. در اینجا وارد حیطه بیوگرافی شخصی شده ایم و از آنجایی که این اتفاق افتاده است مختصری می کنیم رزومهدرباره یکی از نویسندگان قانون واپاشی رادیواکتیو - فردریک سودی.
فردریک سودی در 2 سپتامبر 1877 به دنیا آمد. در سال 1896 از دانشگاه آکسفورد فارغ التحصیل شد. نام او از زمانی که با رادرفورد در مونترال کانادا در سالهای 1900-1902 کار کرد، وارد تاریخ علم شد و با او به نظریه تبدیل‌های رادیواکتیو رسید. در 1903-1904. سودی با دبلیو رامزی در دانشگاه لندن کار کرد و در اینجا در سال 1903 همراه با رمزی با روش های طیف سنجی ثابت کرد که هلیوم از تراوش رادیوم به دست می آید. از سال 1904 تا 1914 سودی استاد دانشگاه گلاسکو بود. در اینجا، مستقل از ظروف سفالی، قانون جابجایی رادیواکتیو (1913) را کشف کرده و مفهوم ایزوتوپ ها را معرفی می کند.
از سال 1914 تا 1919 سودی در دانشگاه آبردین استاد بود و از 1919 تا 1936 استاد بود. دانشگاه آکسفورد. در سال 1921 سودی جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.
او نویسنده تعدادی کتاب در مورد رادیواکتیویته و رادیوشیمی است که برخی از آنها به روسی ترجمه شده است: رادیوم و محلول آن، ماده و انرژی، شیمی عناصر رادیویی، رادیوم و ساختار اتم.
سودی یکی از اولین پذیرندگان انرژی اتمی بود. او در کتاب «رادیوم و راه حل آن» که ترجمه روسی آن در سال 1910 منتشر شد، این سوال را مطرح می کند که آیا عناصر غیر رادیواکتیو ذخیره انرژی دارند؟ او آن را به این معنا حل می کند که «این ذخیره داخلی انرژی، که ما برای اولین بار در ارتباط با رادیوم با آن آشنا شدیم، به طور کلی در اختیار همه عناصر است و این ویژگی جدایی ناپذیر آنهاست. ساختار داخلی". در طی دگرگونی (تبدیل) عناصر، انرژی آزاد می شود.
این مقاله در مورد اینکه چه کسی پدیده رادیواکتیو را کشف کرد، چه زمانی و در چه شرایطی رخ داد، می گوید.
رادیواکتیویته
بعید است که جهان و صنعت مدرن بدون انرژی هسته ای کار کنند. راکتورهای هسته‌ای زیردریایی‌ها را نیرو می‌دهند، برق کل شهرها را تامین می‌کنند و منابع انرژی ویژه بر اساس آن نصب می‌شوند. ماهواره های مصنوعیو روبات هایی که سیارات دیگر را کاوش می کنند.
رادیواکتیویته در همان زمان کشف شد اواخر نوزدهمقرن. با این حال، مانند بسیاری از اکتشافات مهم دیگر در زمینه های مختلف علوم. اما کدام یک از دانشمندان اولین بار پدیده رادیواکتیویته را کشف کردند و چگونه این اتفاق افتاد؟ در این مقاله در این مورد صحبت خواهیم کرد.
افتتاح
این رویداد بسیار مهم برای علم در سال 1896 اتفاق افتاد و A. Becquerel آن را در حین تحصیل انجام داد اتصال احتمالیلومینسانس و اشعه ایکس که اخیراً کشف شده است.
با توجه به خاطرات خود بکرل، او به این ایده رسید که، شاید، هر لومینسانسی با اشعه ایکس نیز همراه باشد؟ او برای آزمایش حدس خود از چندین ترکیب شیمیایی از جمله یکی از نمک های اورانیوم استفاده کرد که در تاریکی می درخشید. سپس، دانشمند آن را زیر پرتوهای خورشید نگه داشت، نمک را در کاغذ تیره پیچیده و آن را در گنجه ای روی یک صفحه عکاسی قرار داد، که به نوبه خود در یک لفاف مات نیز بسته بندی شده بود. بعداً بکرل با نشان دادن آن، تصویر دقیق یک تکه نمک را جایگزین کرد. اما از آنجایی که لومینسانس نتوانست بر کاغذ غلبه کند، به این معنی است که تابش اشعه ایکس بود که صفحه را روشن کرد. بنابراین اکنون می دانیم چه کسی اولین بار پدیده رادیواکتیویته را کشف کرد. درست است، خود دانشمند هنوز به طور کامل متوجه نشده بود که چه کشفی انجام داده است. اما اول از همه.
نشست فرهنگستان علوم
اندکی بعد در همان سال، در یکی از جلسات آکادمی علوم پاریس، بکرل گزارشی با عنوان "درباره تشعشعات تولید شده توسط فسفرسانس" ارائه کرد. اما پس از مدتی، باید تنظیماتی در نظریه و نتیجه گیری او انجام می شد. بنابراین، در طی یکی از آزمایشات، بدون انتظار برای هوای خوب و آفتابی، دانشمند یک ترکیب اورانیوم را روی یک صفحه عکاسی قرار داد که با نور تابش نشده بود. با این وجود، ساختار شفاف آن همچنان بر روی دیسک منعکس می شد.
در 2 مارس همان سال، بکرل به جلسه آکادمی علوم ارائه شد شغل جدید، که در مورد تشعشعات ساطع شده از اجسام فسفری صحبت می کرد. اکنون می دانیم که کدام یک از دانشمندان پدیده رادیواکتیویته را کشف کرده اند.
آزمایشات بیشتر
دنبال کردن تحقیقات بیشترپدیده رادیواکتیویته، بکرل مواد بسیاری از جمله اورانیوم فلزی را آزمایش کرد. و هر بار، آثاری همواره بر روی صفحه عکاسی باقی می ماند. و با قرار دادن یک متقاطع فلزی بین منبع تشعشع و صفحه، دانشمند، همانطور که اکنون می گویند، او را دریافت کرد. اشعه ایکس. بنابراین ما این سؤال را که چه کسی پدیده رادیواکتیویته را کشف کرد، حل کردیم.
پس از آن بود که مشخص شد که بکرل نوع کاملاً جدیدی از پرتوهای نامرئی را کشف کرد که قادر به عبور از هر جسمی هستند، اما در عین حال آنها اشعه ایکس نیستند.
همچنین مشخص شد که شدت آن به مقدار خود اورانیوم در آماده سازی های شیمیایی بستگی دارد و نه به انواع آنها. این بکرل بود که او را به اشتراک گذاشت دستاوردهای علمیو تئوری هایی با همسران پیر و ماری کوری، که متعاقباً رادیواکتیویته ساطع شده توسط توریم را ایجاد کردند و دو عنصر کاملاً جدید را کشف کردند که بعدها پلونیوم و رادیوم نامیده شدند. و هنگام تجزیه و تحلیل این سوال "چه کسی پدیده رادیواکتیویته را کشف کرد"، بسیاری اغلب به اشتباه این شایستگی را به کوری نسبت می دهند.
تاثیر بر موجودات زنده
وقتی مشخص شد که تمام ترکیبات اورانیوم منتشر می شود، بکرل به تدریج به مطالعه فسفر بازگشت. اما او موفق شد یک کار دیگر انجام دهد کشف بزرگ- تأثیر پرتوهای رادیواکتیو بر موجودات بیولوژیکی. بنابراین بکرل نه تنها اولین کسی بود که پدیده رادیواکتیویته را کشف کرد، بلکه کسی بود که تأثیر آن را بر موجودات زنده ثابت کرد.
برای یکی از سخنرانی ها، او یک ماده رادیواکتیو از کوری ها قرض گرفت و در جیبش گذاشت. پس از سخنرانی، دانشمند پس از بازگرداندن آن به صاحبانش، متوجه قرمزی شدید پوست شد که به شکل لوله آزمایش بود. پس از گوش دادن به حدس های او، او تصمیم به آزمایش گرفت - به مدت ده ساعت لوله آزمایشی حاوی رادیوم را به بازویش بسته بود. در نتیجه او زخم شدیدی گرفت که تا چند ماه خوب نشد.
بنابراین ما این سوال را حل کردیم که کدام یک از دانشمندان اولین بار پدیده رادیواکتیویته را کشف کردند. اینگونه بود که تأثیر رادیواکتیویته بر موجودات بیولوژیکی کشف شد. اما با وجود این، کوری ها، به هر حال، به مطالعه مواد تشعشعی ادامه دادند و دقیقاً بر اثر بیماری تشعشع مردند. وسایل شخصی او هنوز در یک طاق سربی مخصوص نگهداری می شود، زیرا دوز تشعشعات انباشته شده توسط آنها تقریباً صد سال پیش هنوز بسیار خطرناک است.