Модуль №7 «Физика атомного ядра

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  MZ24   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 n11 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!