Radioaktivitet er evnen hos atomer af nogle kemiske grundstoffer. Radioaktivitet som bevis på atomers komplekse struktur

Lektionens mål:

Uddannelsesmæssigt:

1. At konsolidere viden om radioaktivitet og typer af stråling, at udvikle et videnskabeligt verdensbillede blandt skolebørn, for bedre at gøre eleverne bekendt med processen med fysisk viden om verden.
2. Syntese af viden erhvervet i en kemi-lektion for at danne en idé om atomet.
3. Eleverne skal kende Rutherfords eksperiment (installation, forsøgets forløb, resultater), atomets planetmodel og skal kunne forklare resultaterne af Rutherfords eksperiment.

Udviklingsmæssigt: Fortsæt med at udvikle tænkning, evnen til at analysere, sammenligne og drage logiske konklusioner.

Uddannelsesmæssigt:

1. udvikling af intellektuelle færdigheder samarbejde; uddannelse af grundlaget for moralsk selvbevidsthed (tanke: en videnskabsmands ansvar, en opdager for frugterne af sine opdagelser);
2. at vække elevernes interesse for populærvidenskabelig litteratur og for at studere forudsætningerne for opdagelsen af ​​specifikke fænomener.

Lektionstype: indlæring af nyt materiale.

Lektionsform: kombineret lektion.

Lektionsmetoder: verbal, visuel, praktisk.

Udstyr:

• Personlig computer; multimedieprojektor; interaktivt bord;

Handout: tabel "Periodisk tabel kemiske elementer DI. Mendeleev".

Under timerne

1. Arbejdstilrettelæggelse.

Annoncering af emnet og formålet med lektionen, rækkefølgen af ​​arbejdet i lektionen.

2. Gentagelse af det lærte. Stadiet af forberedelse til aktiv og bevidst assimilering af materialet (opdatering af viden).

Verden er kompliceret -
Den er fuld af begivenheder, tvivl
Og endeløse hemmeligheder,
Og dristige gæt.
Som et mirakel af naturen
er et geni
Og i dette kaos
Finder orden.

Hvem er dette geni, denne excentriker, der gjorde det sidste århundredes største opdagelse? Mærkelige mennesker lyser op tilværelsen. Det er rastløse, usædvanligt videbegærlige og uendeligt nysgerrige mennesker, der konstant leder efter obskure problemer. De opdager, opfinder, eksperimenterer, laver noget. Livet giver os mange problemer. Nogle af dem er meget nemme at løse. Flere generationer af videnskabsmænd kæmper med andre. Det ser ud til, at det næsten barnlige spørgsmål "Hvordan fungerer et atom?" Og folk har ledt efter svaret på det i omkring 2500 år.

I den forrige lektion talte vi om eksistensen af ​​fakta, der bekræfter atomets komplekse struktur.

• Hvad er opdagelsen af ​​A. Becquerel i 1896?
• Hvad kaldte de evnen hos atomer af nogle kemiske grundstoffer til spontant at udsende?
• Fortæl os, hvordan eksperimentet blev udført under ledelse af E. Rutherford, hvis diagram er vist på sliden. Hvad kom der ud af denne oplevelse?
• Hvad var navnene på partiklerne i sammensætningen? radioaktiv stråling?
• Hvad er disse partikler?

3. At lære nyt stof.

Lærer: Hypotesen som alle stoffer består af stort antal atomer, opstod for over to tusinde år siden. Fortalere for atomteorien betragtede atomet som den mindste partikel og mente, at hele verdens mangfoldighed ikke er andet end en kombination af uforanderlige partikler - atomer.

Lærer: Specifikke ideer om atomets struktur udviklede sig, efterhånden som fysikken akkumulerede fakta om stoffets egenskaber. Folk indså, at atomet er deleligt, og at der i naturen er partikler, der er mindre end atomet.

Spørgsmål. Hvilke partikler kender du, der er mindre end et atom?

Elever: elektron, proton, neutron.

Lærer: Efter alle disse opdagelser, da det blev klart, at atomet kan have en kompleks struktur, foreslog flere videnskabsmænd forskellige teoretiske modeller for atomets struktur. Den mest populære af disse var modellen foreslået af J.J.

Lærer: Joseph John Thomson viste baseret på det klassiske elektromagnetisk teori at dimensionerne af en elektron skulle være i størrelsesordenen 10 – 15 m, desuden vidste man, at atomernes dimensioner er flere ångstrøm (én ångstrøm er lig med 10 – 10 m).

På dette grundlag foreslog Thomson i 1903 en model af atomet, ifølge hvilken atomer er homogene kugler af positivt ladet stof indeholdende elektroner. Den samlede (negative) ladning af elektroner er lig med atomets positive ladning. Derfor er atomet som helhed neutralt.

Denne model blev kaldt "budding", fordi elektronerne var spredt i et positivt miljø, ligesom rosiner i en budding.

Afvigelsen af ​​en elektron i et atom fra dets ligevægtsposition giver anledning til en roterende kraft. Derfor svinger en elektron, fjernet på en eller anden måde fra en ligevægtsposition, og er derfor en kilde elektromagnetisk stråling.

Thomsons model virkede attraktiv ud fra det synspunkt, at den antog tilstedeværelsen af ​​en elektron i atomet. Det varede dog kun indtil 1911.

Rutherfords oplevelse.

Så modellen af ​​atomet er blevet bygget. Nu skal vi teste det med et eksperiment. Hvad skal jeg tjekke i det? Selvfølgelig, hvordan den positive ladning er fordelt inde i atomet, og hvordan elektronerne er placeret i det. Men for at gøre dette skal du ind i atomet! Er det muligt? For at trænge ind i et atom er der brug for partikler af samme eller mindre størrelse. Sådanne partikler blev opdaget under undersøgelsen af ​​fænomenet radioaktivitet.

Opgave 1. Beregn hvor mange gange partiklen er tungere end elektronen.

Elever: (Løser på egen hånd) 7350 gange. Derfor skal du vælge en partikel som projektil.

Lærer. Du har ret. Eksperimentet, der ydede et afgørende bidrag til skabelsen af ​​den moderne teori om atomstruktur, var eksperimentet udført i 1911 af Ernest Rutherford sammen med hans assistenter G. Geiger og E. Marsden.

Lærer: Lad os overveje skemaet for Rutherfords eksperiment i detaljer. Et korn af et radioaktivt stof, radium (Rn), blev anbragt i en blybeholder. En smal stråle af partikler dukkede op fra beholderen gennem et lille hul. Over for hullet var en skærm belagt med zinksulfid. Når partiklerne ramte den, forårsagede de scintillation i en lille del af skærmen, lige overfor udgangshullet. Når en tynd guldfolie blev placeret i stien, steg området af skærmen, hvor der blev observeret scintillationer, betydeligt. Det betød, at partiklerne ændrede deres oprindelige retning og oplevede spredning.

Spørgsmål. Hvad tror du kunne have forårsaget afvigelsen - partiklerne?

Studerende. Elektroner kunne ikke ændre partiklernes bevægelsesretning, da deres masse er mange gange mindre end partiklens masse. Det betyder noget andet.

Opgave 2. I betragtning af at i et fast stof er atomerne tæt pakket, og afstanden mellem deres centre er ca. 2,5 10 -10 m (ifølge røntgenstrukturanalyse), beregn hvor mange lag atomer i tykkelse guldfolie af tykkelse 0 indeholder, 4 mikron.

Elever: (bestemmer selv) cirka 1600 lag.

Lærer: Så: Det faktum, at mange partikler flyver gennem tusindvis af guldatomer uden at interagere med dem, det følger, at atomet ikke er fast. (Thomsons atommodel er ikke bekræftet). Hvis partiklen ikke oplever virkningen af ​​atomets positive ladning, ændres dens bevægelsesretning ikke. Hvis der er en sådan handling, så ændrer bevægelsesretningen sig, og jo stærkere handlingen er, jo mere afviger den. For at detektere alle slags partikelafvigelser blev skærmen lavet sfærisk.

Spørgsmål. Ved udførelse af forsøg udføres der normalt målinger. Hvilke målinger tror du, der blev taget i Rutherfords eksperimenter?

Elever: Antallet af partikler, der ikke oplevede interaktion med guldatomer, og som afveg i forskellige vinkler, blev talt.

Lærer: Optælling af spredte partikler gav følgende resultater:

Ingen forventede det sidste resultat, da alle på det tidspunkt holdt sig til Thomsons model, ifølge hvilken atomer blev betragtet som så "løse", at de ikke var i stand til at forårsage så betydelige afvigelser af partikler. Langt senere fortalte Rutherford, hvordan "en frygtelig ophidset Geiger kom til ham og sagde: "Vi formåede at observere partikler vende tilbage." Dette var den mest utrolige begivenhed, jeg nogensinde har oplevet. Det var næsten lige så utroligt, som hvis du affyrede en 15-tommer granat mod et stykke silkepapir, og den kom tilbage og ramte dig. Ved nærmere eftertanke indså jeg, at denne tilbagespredning måtte være resultatet af en enkelt kollision, og da jeg lavede beregningerne, så jeg, at det var umuligt at opnå en værdi af samme størrelsesorden, medmindre du overvejede et system, hvor de fleste massen af ​​atomet var koncentreret i en lille kerne."

Til teoretisk analyse indhentede data, var det nødvendigt at kende sandsynlighedsteorien. For at udfylde hullerne i viden om denne gren af ​​matematikken tøvede Rutherford ikke med at sætte sig på elevbænken igen, hvilket forårsagede overraskelse for hans egne elever, som uventet så deres professor ved siden af ​​dem.

Efter at have analyseret resultaterne af eksperimenterne kom Rutherford til konklusionen:

At en så kraftig afbøjning af partikler kun er mulig, hvis der er et ekstremt stærkt elektrisk felt inde i atomet. Det blev beregnet, at et sådant felt kunne skabes af en ladning koncentreret i et meget lille volumen (sammenlignet med et atoms rumfang);

Da m >m e cirka 8000 gange, kunne elektronerne, der udgør atomet, ikke ændre partiklernes bevægelsesretning.

Baseret på disse overvejelser foreslog Rutherford en nuklear model (planetarisk) af atomets struktur. Atom ligner solsystem, kun i stedet for Solen indeholder den en kerne, og i stedet for planeter er der elektroner.

Kernemodellen viste sig at være meget elegant og meget enklere end Thomsons model af atomet. Rutherford var glad. Stadig ville! Han viste sig trods alt at være den første person, for hvem hemmeligheden bag atomets struktur blev afsløret.

Skalaen af ​​atomet "ifølge Rutherford" kan repræsenteres som følger:

Kernen er lige så mange gange mindre end et atom, som et valmuefrø er mindre end bygningen af ​​Moskva Universitet på Sparrow Hills;

Hvis du forstørrer atomet cirka 10 15 gange, vil det blive på størrelse med byen Moskva;

Hvis kernen af ​​et atom på størrelse med et kirsebær er placeret i midten af ​​Den Røde Plads, vil en elektron på størrelse med et støvkorn flyve rundt om ringvejens omkreds. Alt andet i atomet er tomhed

4. Konsolidering af ny viden.

Lærer: Åbn nu det periodiske system og se omhyggeligt på det. Lad os overveje atomstrukturen af ​​de kemiske elementer brint, helium, lithium, beryllium (H, He, Li, Be). Eksempel: Brintatomet optager den første celle i det periodiske system. Den elektriske ladning af kernen i et brintatom er positiv og lig med produktet af den elementære elektriske ladning e og atomnummer Z for det kemiske grundstof i det periodiske system. q=Ze Det betyder, at kernens ladning er 1. Vi kan også bestemme antallet af elektroner i et brintatom. Da atomet er neutralt, vil antallet af elektroner i et brintatom være 1. Elektronen har en negativ ladning.

1. Hvad er ladningen af ​​kernen i et He,Li,Be-atom?
2. Hvor mange elektroner er der i et He,Li,Be-atom?
3. Hvordan adskiller atomer af forskellige kemiske grundstoffer sig fra hinanden?
4. Det er hovedegenskab et bestemt kemisk grundstof?
5. Hvad er essensen af ​​den planetariske model for atomstruktur?

5. Præsentation af udviklingsmateriale.

Elevmeddelelser: "Sider fra Ernest Rutherfords biografi."

6. Opsummering. Elever, der besvarer spørgsmål og tænker selvstændigt i timen, får karakterer. Ved besvarelse vurderes ikke kun svarets rigtighed, men også ræsonnementets forløb, antallet og kvaliteten af ​​fejl.

Hjemmearbejde §56. Tegn et diagram af en model af et atom af lithium, nitrogen, oxygen, fluor. Bestem ladningen af ​​kernen i hvert atom.

Litteratur

1. Fysik – 9. klasse. A.V. Peryshkin, E. M. Gutnik Moskva: Bustard, 2003.
2. Teori og metoder til undervisning i fysik i skolen.
3. Private spørgsmål. Redigeret af S.E. Kamenetsky Moscow: Akademia, 2000
4. Fysik – 11. klasse. S.V.Gromov Moskva: Oplysning, 1999
5. P.S. Kudryavtsev Kursus i fysikkens historie: Moskva, 1974.
6. Første september. Fysiktillæg nr. 10 2004

• Internetressourcer:
• http;//www-college.ru;
• http;//www.tdu.nstu.ru;

http;//bibliotekar.ru.

Emne. Radioaktivitet

Formål med lektionen: at gøre eleverne fortrolige med opdagelsen af ​​fænomenet naturlig radioaktivitet og radioaktiv strålings egenskaber.

Lektionstype: lektion om at lære nyt materiale.

LEKTIONSPLAN		Videnskontrol 1. Bond energi. 2. Massedefekt. 4. Atomreaktor.
Demonstrationer		Videofragmenter af filmen "Opdagelsen af ​​naturlig radioaktivitet."
At lære nyt stof		1. Opdagelse af radioaktivitet. 2. Typer af radioaktiv stråling. 3. Radioaktivitet som bevis på atomernes komplekse struktur. 4. Radioaktivt henfald.
Forstærkning af det lærte materiale		1. Kvalitative spørgsmål. 2. At lære at løse problemer.

LÆR NYT MATERIALE

Fænomenet radioaktivitet er altid ledsaget af frigivelse af energi. Det viste sig, at 1 g radium udsender 600 J energi, som inkluderer -, β- og γ-stråling.

Eksperimentelle undersøgelser har vist, at fænomenet radioaktivitet ikke påvirkes af sådanne eksterne påvirkninger, der kan påvirke elektronskal atom (opvarmning, elektriske og magnetiske felter, kemiske forbindelser, aggregeringstilstand etc.). Derfor skyldes radioaktivitet kun atomets struktur. Det viste sig, at radioaktivitet er nogle atomkernes egenskab til spontant at omdanne sig til andre kerner med emission af partikler.

Således tjente den spontane emission af -, β- og γ-partikler fra stof, sammen med andre eksperimentelle fakta, som grundlag for antagelsen om, at stoffets atomer er komplekse i struktur.

SPØRGSMÅL TIL STUDENTER UNDER PRÆSENTATION AF NYT MATERIALE

Første niveau

1. Skriv de fakta og fænomener, der bekræfter atomets komplekse struktur.

2. Hvad kaldte de evnen hos atomer i nogle kemiske grundstoffer til spontant at udsende?

3. Af de tre afbøjer β- og γ-strålinger ikke magnetiske og elektriske felter?

Spørgsmål.

1. Hvad var opdagelsen af ​​Becquerel i 1896?

Becquerel opdagede i 1896, at det kemiske grundstof uran U spontant udsender usynlige stråler.

2. Hvad kaldte de evnen hos atomer i nogle kemiske grundstoffer til spontant at udsende?

Denne evne kom til at blive kaldt radioaktivitet.

3. Fortæl os, hvordan eksperimentet blev udført, hvis diagram er vist i figur 167, a, b. Hvad kom der ud af denne oplevelse?

I forsøget i fig. 167 blev et korn af radium Ra anbragt i et tykvægget kar. Fra den, gennem en spalte, kommer en stråle af radioaktiv stråling frem, der oplyser den fotografiske plade. Så blev der grebet ind på strålen magnetfelt, som et resultat af hvilket strålen opdeles i tre strømme: positivt ladet, negativt ladet og neutral, hvilket blev registreret ved dannelsen af ​​tre pletter på den fotografiske plade.

4. Hvad hed de partikler, der udgør radioaktiv stråling? Hvad er disse partikler?

Det viste sig, at radioaktiv stråling består af tre typer partikler: α-partikler - ioniserede heliumatomer He, β-partikler - elektroner og γ-partikler - fotoner.

Antagelsen om, at alle kroppe er sammensat af små partikler, blev udtrykt af de antikke græske filosoffer Leucippus og Demokrit for cirka 2500 år siden. Disse partikler blev kaldt atomer, hvilket betyder "udelelige". Et atom er det mindste, enkleste, ikke-eksisterende komponenter og derfor en udelelig partikel.

Men fra omkring midten af ​​1800-tallet. Eksperimentelle fakta begyndte at dukke op, der sår tvivl om ideen om atomers udelelighed. Resultaterne af disse eksperimenter antydede, at atomer har en kompleks struktur, og at de indeholder elektrisk ladede partikler.

Det mest slående bevis på atomets komplekse struktur var opdagelsen af ​​fænomenet radioaktivitet af den franske fysiker Henri Becquerel i 1896.

Henri Becquerel (1852-1908)
fransk fysiker. En af opdagerne af radioaktivitet

Becquerel opdagede, at det kemiske grundstof uran spontant (dvs. uden ydre påvirkninger) udsender hidtil ukendte usynlige stråler, som senere blev kaldt radioaktiv stråling.

Da radioaktiv stråling havde usædvanlige egenskaber, begyndte mange forskere at studere den. Det viste sig, at ikke kun uran, men også nogle andre kemiske grundstoffer (for eksempel radium) også spontant udsender radioaktive stråler. Evnen af ​​atomer af nogle kemiske grundstoffer til spontant at udsende begyndte at blive kaldt radioaktivitet (fra latin radio - udsender og activus - effektiv).

Ernest Rutherford (1871-1935)
engelsk fysiker. Han opdagede den komplekse sammensætning af radioaktiv stråling fra radium og foreslog en nuklear model af atomets struktur. Opdagede protonen

I 1899, som et resultat af et eksperiment udført under ledelse af den engelske fysiker Ernest Rutherford, blev det opdaget, at den radioaktive stråling af radium er inhomogen, det vil sige, den har en kompleks sammensætning. Lad os se på, hvordan dette eksperiment blev udført.

Figur 156a viser en tykvægget blybeholder med et radiumkorn i bunden. En stråle af radioaktiv stråling fra radium går ud gennem et smalt hul og rammer en fotografisk plade (radiumstråling forekommer i alle retninger, men den kan ikke passere gennem et tykt lag bly). Efter fremkaldelse af den fotografiske plade blev der fundet en ting på den mørk plet- præcis på det sted, hvor strålen ramte.

Ris. 156. Skema af Rutherfords eksperiment til at bestemme sammensætningen af ​​radioaktiv stråling

Derefter blev eksperimentet ændret (fig. 156, b): der blev skabt et stærkt magnetfelt, der virkede på strålen. I dette tilfælde optrådte tre pletter på den udviklede plade: den ene, den centrale, var på samme sted som før, og de to andre var i forskellige sider fra den centrale. Hvis to strømme afviger i et magnetfelt fra deres tidligere retning, så er de strømme af ladede partikler. Afvigelse i forskellige retninger angivet forskellige tegn elektriske ladninger af partikler. I den ene strøm var der kun positivt ladede partikler, i den anden - negativt ladede. Og den centrale strøm var stråling, der ikke havde nogen elektrisk ladning.

Positivt ladede partikler blev kaldt alfapartikler, negativt ladede blev kaldt beta-partikler, og neutrale blev kaldt gamma-partikler eller gamma-kvanter.

Joseph John Thomson (1856-1940)
engelsk fysiker. Opdaget elektron. Foreslog en af ​​de første modeller for atomstruktur

Nogen tid senere, som et resultat af forskning på div fysiske egenskaber og egenskaberne af disse partikler (elektrisk ladning, masse osv.), var det muligt at fastslå, at β-partiklen er en elektron, og α-partiklen er et fuldt ioniseret atom af det kemiske grundstof helium (dvs. et helium) atom, der har mistet begge elektroner). Det viste sig også, at γ-stråling er en af ​​typerne, eller rettere intervaller, af elektromagnetisk stråling (se fig. 136).

Fænomenet radioaktivitet, dvs. et stofs spontane emission af α-, β- og α-partikler, tjente sammen med andre eksperimentelle fakta som grundlag for antagelsen om, at et stofs atomer har en kompleks sammensætning. Da man vidste, at atomet som helhed var neutralt, førte dette fænomen til den antagelse, at atomet indeholdt negativt og positivt ladede partikler.

Baseret på disse og nogle andre fakta foreslog den engelske fysiker Joseph John Thomson i 1903 en af ​​de første modeller for atomets struktur. Ifølge Thomsons antagelse er atomet en kugle, i hele volumen af ​​hvilken en positiv ladning er ensartet fordelt. Der er elektroner inde i denne kugle. Hver elektron kan lave oscillerende bevægelser nær sin ligevægtsposition. Boldens positive ladning er derfor lig med den samlede negative ladning af elektronerne elektrisk ladning af atomet som helhed er nul.

Den atomare struktur foreslået af Thomson havde brug for eksperimentel verifikation. Især var det vigtigt at kontrollere, om den positive ladning faktisk var fordelt over hele atomets volumen med en konstant tæthed. Derfor gennemførte Rutherford i 1911 sammen med sine samarbejdspartnere en række eksperimenter for at studere atomers sammensætning og struktur.

For at forstå, hvordan disse eksperimenter blev udført, se figur 157. Forsøgene brugte en blybeholder C med radioaktivt stof P, udsender α-partikler. Fra dette fartøj flyver alfapartikler ud gennem en smal kanal med en hastighed på omkring 15.000 km/s.

Ris. 157. Diagram over installationen af ​​Rutherfords eksperiment om studiet af atomets struktur

Da α-partikler ikke kan ses direkte, bruges en glasskærm E til at detektere dem. Skærmen er dækket af et tyndt lag af et særligt stof, hvorved der opstår blink på steder, hvor α-partikler rammer skærmen, som observeres. ved hjælp af et mikroskop M. Denne metode til registrering af partikler kaldes metoden, scintillationer (dvs. blink).

Hele denne installation er placeret i en beholder, hvorfra luften er blevet evakueret (for at eliminere spredning af α-partikler på grund af deres kollisioner med luftmolekyler).

Hvis der ikke er nogen forhindringer i vejen for α-partikler, så falder de ned på skærmen i en smal, let ekspanderende stråle (fig. 157, a). I dette tilfælde smelter alle blink på skærmen sammen til en lille lysplet.

Hvis en tynd folie Ф lavet af metallet, der undersøges, placeres i α-partiklernes bane (fig. 157, b), så spredes α-partikler i alle retninger i forskellige vinkler φ (kun tre vinkler), når de interagerer med stof. er vist på figuren: φ1, φ2 og φ3).

Når skærmen er i position 1, største antal blink er placeret i midten af ​​skærmen. Det betyder, at hovedparten af ​​alle α-partikler passerede gennem folien, næsten uden at ændre deres oprindelige retning (spredt i små vinkler). Antallet af blink falder, når du bevæger dig væk fra midten af ​​skærmen. Følgelig, med stigende spredningsvinkel φ, falder antallet af partikler spredt ved disse vinkler kraftigt.

Ved at flytte skærmen sammen med mikroskopet rundt i folien kan man konstatere, at et vist (meget lille) antal partikler er spredt i vinkler tæt på 90° (denne skærmposition er angivet med nummer 2), og nogle enkelte partikler er spredt. ved vinkler af størrelsesordenen 180°, dvs. som et resultat af interaktion med folien blev kastet tilbage (position 3).

Det var disse tilfælde af α-partikelspredning ved store vinkler, der gav Rutherford mest vigtig information at forstå, hvordan stoffers atomer er opbygget. Efter at have analyseret de eksperimentelle resultater kom Rutherford til den konklusion, at en så stærk afbøjning af α-partikler kun er mulig, hvis der er et ekstremt stærkt elektrisk felt inde i atomet. Et sådant felt kunne skabes af en ladning koncentreret i et meget lille volumen (sammenlignet med volumenet af et atom).

Et eksempel på en skematisk repræsentation af den nukleare model af et atom foreslået af E. Rutherford

Ris. 158. Flyvebaner for α-partikler, når de passerer gennem stofatomer

Da massen af ​​en elektron er cirka 8000 gange mindre end massen af ​​en α-partikel, kunne elektronerne, der udgør atomet, ikke ændre α-partiklernes bevægelsesretning væsentligt. Derfor kan vi i dette tilfælde kun tale om kræfterne ved elektrisk frastødning mellem α-partikler og den positivt ladede del af atomet, hvis masse er væsentligt større end α-partiklens masse.

Disse overvejelser fik Rutherford til at skabe den nukleare (planetariske) model af atomet (som du allerede har en idé om fra fysikkurset i 8. klasse). Lad os huske på, at der ifølge denne model i atomets centrum er en positivt ladet kerne, der optager et meget lille volumen af ​​atomet. Elektroner bevæger sig rundt om kernen, hvis masse er meget mindre end kernens masse. Et atom er elektrisk neutralt, fordi ladningen på kernen lig med modul total ladning af elektroner.

Rutherford var i stand til at estimere størrelsen af ​​atomkerner. Det viste sig, at afhængigt af atomets masse har dets kerne en diameter i størrelsesordenen 10 -14 - 10 -15 m, dvs. den er titusinder og endda hundredtusindvis af gange mindre end et atom (et atom har en diameter på ca. 10-10 m).

Figur 158 illustrerer processen med alfapartikler, der passerer gennem stofatomer fra kernemodellens synspunkt. Denne figur viser, hvordan alfapartiklernes flyvevej ændres afhængigt af afstanden fra den kerne, de flyver. Spændingen skabt af kernen elektrisk felt, hvilket betyder, at virkningskraften på α-partiklen aftager ret hurtigt med stigende afstand fra kernen. Derfor ændres en partikels flyveretning meget kun, hvis den passerer meget tæt på kernen.

Da kernens diameter er meget mindre end atomets diameter, passerer mest af alle α-partikler gennem atomet i sådanne afstande fra kernen, hvor den frastødende kraft af feltet, den skaber, er for lille til at ændre bevægelsesretningen markant. af α-partiklerne. Og kun meget få partikler flyver tæt på kernen, det vil sige i området af et stærkt felt, og afbøjes i store vinkler. Dette er resultaterne, der blev opnået i Rutherfords eksperiment.

Som et resultat af eksperimenter med spredning af α-partikler blev inkonsistensen af ​​Thomsons model af atomet bevist, en nuklear model af atomets struktur blev fremsat, og atomkernernes diametre blev estimeret.

Spørgsmål

1. Hvad var opdagelsen af ​​Becquerel i 1896?
2. Fortæl os, hvordan eksperimentet blev udført, hvis diagram er vist i figur 156. Hvad kom frem som et resultat af dette eksperiment?
3. Hvad indikerede fænomenet radioaktivitet?
4. Hvad var et atom ifølge modellen foreslået af Thomson?
5. Brug figur 157 til at fortælle, hvordan α-partikelspredningsforsøget blev udført.
6. Hvilken konklusion blev draget af Rutherford baseret på det faktum, at nogle alfapartikler, når de interagerer med folien, blev spredt i store vinkler?
7. Hvad er et atom ifølge Rutherfords kernemodel?

LEKTIONSEMNE: “Opdagelse af radioaktivitet.

Alfa-, beta- og gammastråling."

Lektionens mål.

Pædagogisk - udvidelse af elevernes forståelse af det fysiske billede af verden ved hjælp af eksemplet med fænomenet radioaktivitet; studiemønstre

Udviklingsmæssige – fortsætte dannelsen af ​​færdigheder: teoretisk forskningsmetode fysiske processer; sammenligne, generalisere; etablere forbindelser mellem de fakta, der undersøges; fremsætte hypoteser og begrunde dem.

Uddannelse – ved at bruge eksemplet på Marie og Pierre Curies liv og arbejde, vise videnskabsmænds rolle i udviklingen af ​​videnskab; vise ikke-tilfældigheden af ​​tilfældige opdagelser; (tanke: en videnskabsmands ansvar, en opdager for frugterne af sine opdagelser), fortsætte dannelsen kognitive interesser, kollektive færdigheder, kombineret med selvstændigt arbejde.

Kursus og indhold i lektionen

. Organisering af tid

Formidling af emnet og formålet med lektionen

2. Stadium af forberedelse til at studere nyt emne

Opdatering af elevernes eksisterende viden i form af verifikation lektier og flygtning frontal afstemning studerende.

3. Stadium for at tilegne sig ny viden (25 min)

Radioaktivitet har optrådt på jorden siden dens dannelse, og mennesket har gennem hele sin civilisations udviklingshistorie været under indflydelse af naturlige strålingskilder. Jorden er udsat for baggrundsstråling, hvis kilder er stråling fra Solen, kosmisk stråling, stråling fra radioaktive grundstoffer, der ligger i Jorden.

Hvad er stråling? Hvordan opstår det? Hvilke typer stråling findes der? Og hvordan beskytter man sig mod det?

Ordet "stråling" kommer fra latin radius og betegner en stråle. I princippet er stråling alle typer stråling, der findes i naturen - radiobølger, synligt lys, ultraviolet og så videre. Men der er forskellige typer stråling, nogle af dem er nyttige, nogle er skadelige. I det almindelige liv er vi vant til at bruge ordet stråling til at henvise til skadelig stråling som følge af radioaktiviteten af ​​visse typer stoffer. Lad os se på, hvordan fænomenet radioaktivitet forklares i fysiktimerne

Opdagelsen af ​​radioaktivitet var et lykketræf. Becquerel i lang tid undersøgte gløden af ​​stoffer, der tidligere var bestrålet med sollys. Han pakkede den fotografiske plade ind i tykt sort papir, lagde korn af uransalt ovenpå og udsatte den for en lys sollys. Efter fremkaldelse blev den fotografiske plade sort i de områder, hvor saltet lå. Becquerel mente, at strålingen af ​​uran opstår under indflydelse solstråler. Men en dag, i februar 1896, var han ude af stand til at udføre endnu et eksperiment på grund af overskyet vejr. Becquerel lagde pladen i en skuffe og placerede et kobberkors belagt med uransalt ovenpå. Efter at have udviklet pladen for en sikkerheds skyld to dage senere, opdagede han, at den blev sort i form af en tydelig skygge af et kors. Det betød, at uransalte spontant, uden nogen ydre påvirkninger skabe en form for stråling. Intensiv forskning begyndte. Snart etablerede Becquerel vigtigt faktum: strålingsintensiteten bestemmes kun af mængden af ​​uran i præparatet, og afhænger ikke af hvilke forbindelser det indgår i. Derfor er stråling ikke iboende i forbindelser, men i det kemiske grundstof uran. Så blev en lignende kvalitet opdaget i thorium.

Becquerel Antoine Henri fransk fysiker. Han dimitterede fra Polytechnic School i Paris. Hovedværkerne er afsat til radioaktivitet og optik. I 1896 opdagede han fænomenet radioaktivitet. I 1901 opdagede han de fysiologiske virkninger af radioaktiv stråling. I 1903 blev Becquerel tildelt Nobelprisen for opdagelsen af ​​den naturlige radioaktivitet af uran. (1903, sammen med P. Curie og M. Skłodowska-Curie).

Opdagelse af radium og polonium.

I 1898 andre franskmænd videnskabsmænd Maria Sklodowska-Curie og Pierre Curie isolerede to nye stoffer fra uranmineralet, meget mere radioaktivt i højere grad end uran og thorium. Således blev to hidtil ukendte radioaktive grundstoffer opdaget - polonium og radium Det var opslidende arbejde, i fire lange år forlod parret næsten ikke deres fugtige og kolde lade. Polonium (Po -84) blev opkaldt efter Marys hjemland, Polen. Radium (Ra -88) er strålende, udtrykket radioaktivitet blev foreslået af Maria Sklodowska. Alle elementer med serienumre mere end 83, dvs. placeret i det periodiske system efter vismut. Om 10 år samarbejde de gjorde meget for at studere fænomenet radioaktivitet. Det var uselvisk arbejde i videnskabens navn - i et dårligt udstyret laboratorium og i mangel af de nødvendige midler Forskere modtog radiumpræparatet i 1902 i mængden af ​​0,1 g. For at gøre dette havde de brug for 45 måneders intenst arbejde og mere end 10.000 kemiske frigørelses- og krystallisationsoperationer.

Nobel pris i fysik.

RADIOAKTIVITET er nogle atomkernes evne til spontant at omdanne sig til andre kerner og udsende forskellige partikler: enhver spontan Radioaktivt henfald eksotermisk, det vil sige, at den afgiver varme.

Liget af Marie Sklodowska-Curie, indesluttet i en blykiste, udsender stadig radioaktivitet med en intensitet på 360 becquerel/M3, med en norm på omkring 13 bq/M3... Hun blev begravet sammen med sin mand...

Den komplekse sammensætning af radioaktiv stråling

I 1899 blev der under ledelse af den engelske videnskabsmand E. Rutherford udført et eksperiment, der gjorde det muligt at påvise den komplekse sammensætning af radioaktiv stråling.

Som et resultat af et eksperiment udført under vejledning af en engelsk fysiker , Det blev opdaget, at den radioaktive stråling af radium er uensartet, dvs. den har en kompleks sammensætning.

Rutherford Ernst (1871-1937), engelsk fysiker, en af ​​skaberne af doktrinen om radioaktivitet og atomets struktur, grundlægger af en videnskabelig skole, udenlandsk korresponderende medlem af Det Russiske Videnskabsakademi (1922) og æresmedlem af USSR Academy of Sciences (1925). Direktør for Cavendish Laboratory (siden 1919). Opdagede (1899) alfa- og beta-stråler og etablerede deres natur. Skabte (1903, sammen med F. Soddy) teorien om radioaktivitet. Foreslog (1911) en planetarisk model af atomet. Udførte (1919) den første kunstige nuklear reaktion. Forudsagte (1921) eksistensen af ​​neutronen. Nobelprisen (1908).

Et klassisk eksperiment, der gjorde det muligt at påvise den komplekse sammensætning af radioaktiv stråling.

Radiumpræparatet blev anbragt i en blybeholder med et hul. En fotografisk plade blev placeret over for hullet. Strålingen blev påvirket af et stærkt magnetfelt.

Næsten 90% af kendte kerner er ustabile. Radioaktive kerner kan udsende partikler af tre typer: positivt ladede (α-partikler - heliumkerner), negativt ladede (β-partikler - elektroner) og neutrale (γ-partikler - kvanta af kortbølget elektromagnetisk stråling). Et magnetfelt gør det muligt at adskille disse partikler.

4) Indtrængningskraft α .β. γ stråling

α-stråler har den mindste gennemtrængende evne. Et lag 0,1 mm tykt papir er allerede uigennemsigtigt for dem.

. β-stråler blokeres fuldstændigt af en aluminiumsplade flere mm tyk.

γ-stråler, når de passerer gennem et 1 cm lag bly, reducerer deres intensitet med 2 gange.

5) Fysisk naturα.β. γ stråling

γ-stråling elektromagnetiske bølger 10 -10 -10 -13 m

Gammastråling er fotoner, dvs. elektromagnetisk bølge, bærer energi. I luften kan den rejse lange afstande og gradvist miste energi som følge af kollisioner med mediets atomer. Intens gammastråling, hvis den ikke er beskyttet mod den, kan skade ikke kun huden, men også indre væv. Tætte og tunge materialer som jern og bly er fremragende barrierer mod gammastråling.

β-stråler er en strøm af elektroner, der bevæger sig med hastigheder tæt på lysets hastighed.

α – stråler – helium atomkerner

Stadiet med konsolidering af ny viden.

1. Hvad var opdagelsen af ​​Becquerel i 1896?

2. Hvad kaldte de evnen hos atomer i nogle kemiske grundstoffer til spontant at udsende?

3. Fortæl os, hvordan eksperimentet blev udført, hvis diagram er vist på figuren. Hvad kom der ud af denne oplevelse?

4. Hvad hed de partikler, der udgør radioaktiv stråling?

5. Hvad repræsenterer disse partikler?

6. Hvad indikerede fænomenet radioaktivitet?

5. Opsummerende fase, information om lektier.

Lektier §§ 99,100