Теория:
Примерно \(90~\%\) из \(2500\) ядер изотопов, известных в настоящее время, нестабильны. Они распадаются на другие ядра и частицы. Подобный процесс распада называют радиоактивностью.
Радиоактивность — это явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие с испусканием различных частиц.
Открытие радиоактивности произошло в конце \(XIX\) века и связано прежде всего с именем французского физика Антуана Анри Беккереля.
В \(1896\) году Беккерель изучал явление флуоресценции солей урана — их способность светиться после облучения солнечными лучами. Он хотел проверить, не сопровождается ли это свечение испусканием рентгеновских лучей (которые незадолго до этого открыл Вильгельм Рентген).
В ходе ключевого эксперимента Беккерель по случайности обнаружил следующее:
В \(1896\) году Беккерель изучал явление флуоресценции солей урана — их способность светиться после облучения солнечными лучами. Он хотел проверить, не сопровождается ли это свечение испусканием рентгеновских лучей (которые незадолго до этого открыл Вильгельм Рентген).
В ходе ключевого эксперимента Беккерель по случайности обнаружил следующее:
- соли урана испускают излучение без какого‑либо внешнего воздействия (в т. ч. без облучения солнцем);
- излучение способно проникать сквозь непрозрачные материалы и засвечивать фотопластинку.
Проведя серию опытов, Беккерель установил:
- интенсивность излучения зависит только от количества урана в образце;
- химические воздействия не влияют на интенсивность излучения;
- значит, явление имеет не химическую, а атомную природу — оно присуще самим атомам урана.
После открытия Беккереля изучением нового явления занялись Пьер и Мария Кюри.
В \(1898\) году они обнаружили, что торий тоже испускает подобные лучи; выделили из урановой руды два новых химических элемента:
— полоний (назван в честь Польши — родины Марии Склодовской‑Кюри);
— радий (от лат. radius — «луч»).
Мария Кюри предложила термин радиоактивность (от лат. radio — «излучаю», activus — «действенный»).
В \(1898\) году они обнаружили, что торий тоже испускает подобные лучи; выделили из урановой руды два новых химических элемента:
— полоний (назван в честь Польши — родины Марии Склодовской‑Кюри);
— радий (от лат. radius — «луч»).
Мария Кюри предложила термин радиоактивность (от лат. radio — «излучаю», activus — «действенный»).
В \(1903\) году Анри Беккерель, Пьер и Мария Кюри получили Нобелевскую премию по физике «за выдающиеся заслуги в совместных исследованиях явлений радиации».
Открытие доказало, что атомы не являются неделимыми и неизменными — они способны самопроизвольно превращаться в атомы других элементов.
Было установлено, что радиоактивное излучение имеет сложный состав — позже его разделили на три типа:
Открытие доказало, что атомы не являются неделимыми и неизменными — они способны самопроизвольно превращаться в атомы других элементов.
Было установлено, что радиоактивное излучение имеет сложный состав — позже его разделили на три типа:
- \(α\)-частицы (ядра гелия);
- \(β\)-частицы (электроны);
- \(γ\)-лучи (электромагнитное излучение высокой энергии).
Классический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, был проведён Эрнестом Резерфордом и его сотрудниками в \(1899\) году.
Рис. \(1\)
Он использовал следующую экспериментальную установку (рис. \(1\)а): в толстостенный свинцовый ящик поместили крупицы радия — радиоактивного элемента. В ящике сделали узкое отверстие — через него выходил сфокусированный пучок излучения. Всю установку поместили в сильное магнитное поле. На пути пучка находилась фотопластинка, фиксирующая попадания частиц.
Резерфорд рассуждал, что если излучение — это поток положительно заряженных частиц, то магнитное поле отклоняет их в одну сторону, если отрицательно заряженных — в противоположную, а если это нейтральное излучение (без заряда), оно не отклонится вовсе.
После проявления фотопластинки обнаружились три отдельных пятна (рис. \(1\)б).
Центральное пятно — это часть излучения, которая не отклоняется в магнитном поле. Её назвали гамма‑лучами (\(γ\)-лучи).
Пятно слева — это часть излучения, которая отклоняется в положительную сторону, её назвали альфа‑лучами (\(α\)-лучи).
Пятно справа — часть излучения, которая отклоняется в отрицательную сторону, это бета‑лучи (\(β\)-лучи).
Резерфорд рассуждал, что если излучение — это поток положительно заряженных частиц, то магнитное поле отклоняет их в одну сторону, если отрицательно заряженных — в противоположную, а если это нейтральное излучение (без заряда), оно не отклонится вовсе.
После проявления фотопластинки обнаружились три отдельных пятна (рис. \(1\)б).
Центральное пятно — это часть излучения, которая не отклоняется в магнитном поле. Её назвали гамма‑лучами (\(γ\)-лучи).
Пятно слева — это часть излучения, которая отклоняется в положительную сторону, её назвали альфа‑лучами (\(α\)-лучи).
Пятно справа — часть излучения, которая отклоняется в отрицательную сторону, это бета‑лучи (\(β\)-лучи).
Различают естественную и искусственную радиоактивность.
Естественная радиоактивность наблюдается у неустойчивых элементов, существующих в природе, например у урана или радия.
Искусственная радиоактивность наблюдается у элементов, полученных искусственно в результате ядерных реакций в лабораториях или ядерных реакторах.
Искусственная радиоактивность наблюдается у элементов, полученных искусственно в результате ядерных реакций в лабораториях или ядерных реакторах.