Radioaktivitet er evnen til atomer til noen kjemiske elementer. Radioaktivitet som bevis på den komplekse strukturen til atomer

Leksjonens mål:

Pedagogisk:

1. Å konsolidere kunnskap om radioaktivitet og typer stråling, å utvikle et vitenskapelig verdensbilde blant skolebarn, for å gjøre elevene bedre kjent med prosessen med fysisk kunnskap om verden.
2. Syntese av kunnskap ervervet i en kjemileksjon for å danne en idé om atomet.
3. Elevene må kjenne Rutherfords eksperiment (installasjon, forsøksforløp, resultater), planetmodellen til atomet, og må kunne forklare resultatene av Rutherfords eksperiment.

Utviklingsmessig: fortsett å utvikle tenkning, evnen til å analysere, sammenligne og trekke logiske konklusjoner.

Pedagogisk:

1. utvikling av intellektuelle ferdigheter teamarbeid; utdanning av grunnlaget for moralsk selvbevissthet (tanke: ansvaret til en vitenskapsmann, en oppdager for fruktene av hans oppdagelser);
2. å vekke studentenes interesse for populærvitenskapelig litteratur og for å studere forutsetningene for å oppdage spesifikke fenomener.

Leksjonstype: lære nytt materiale.

Leksjonsform: kombinert leksjon.

Leksjonsmetoder: verbale, visuelle, praktiske.

Utstyr:

• Personlig datamaskin; multimedia projektor; interaktivt bord;

Utdelingsark: tabell "Periodisk tabell kjemiske elementer DI. Mendeleev".

I løpet av timene

1. Arbeidsorganisering.

Kunngjøring av tema og formål med timen, rekkefølgen på arbeidet i timen.

2. Repetisjon av det som er lært. Forberedelsesstadiet for aktiv og bevisst assimilering av materialet (oppdatering av kunnskap).

Verden er komplisert -
Den er full av hendelser, tvil
Og endeløse hemmeligheter,
Og dristige gjetninger.
Som et mirakel av naturen
Er et geni
Og i dette kaoset
Finner orden.

Hvem er dette geniet, denne eksentrikeren som gjorde forrige århundres største oppdagelse? Rare mennesker lyser opp livet. Dette er rastløse, uvanlig nysgjerrige og uendelig nysgjerrige mennesker, som iherdig leter etter obskure problemer. De oppdager, oppfinner, eksperimenterer, lager noe. Livet byr på mange problemer. Noen av dem er veldig enkle å løse. Flere generasjoner av forskere sliter med andre. Det ser ut til at det nesten barnslige spørsmålet "Hvordan fungerer et atom?" Og folk har lett etter svaret på det i omtrent 2500 år.

I forrige leksjon snakket vi om eksistensen av fakta som bekrefter den komplekse strukturen til atomet.

• Hva er oppdagelsen av A. Becquerel i 1896?
• Hva kalte de evnen til atomer av noen kjemiske elementer til å avgi spontant?
• Fortell oss hvordan eksperimentet ble utført under ledelse av E. Rutherford, diagrammet som er vist på lysbildet. Hva kom ut av denne erfaringen?
• Hva var navnene på partiklene som var inkludert i komposisjonen? radioaktiv stråling?
• Hva er disse partiklene?

3. Lære nytt stoff.

Lærer: Hypotesen som alle stoffer består av stort nummer atomer, oppsto for over to tusen år siden. Tilhengere av atomteorien betraktet atomet som den minste partikkelen og mente at hele mangfoldet i verden ikke er noe mer enn en kombinasjon av uforanderlige partikler - atomer.

Lærer: Spesifikke ideer om strukturen til atomet utviklet seg etter hvert som fysikk akkumulerte fakta om materiens egenskaper. Folk innså at atomet er delbart og at det i naturen er partikler mindre enn atomet.

Spørsmål. Hvilke partikler vet du som er mindre enn et atom?

Elever: elektron, proton, nøytron.

Lærer: Etter alle disse oppdagelsene, da det ble klart at atomet kan ha en kompleks struktur, foreslo flere forskere ulike teoretiske modeller for atomets struktur. Den mest populære av disse var modellen foreslått av J.J.

Lærer: Joseph John Thomson viste basert på det klassiske elektromagnetisk teori at dimensjonene til et elektron skulle være i størrelsesorden 10 – 15 m, i tillegg var det kjent at dimensjonene til atomer er flere ångstrøm (en ångstrøm er lik 10 – 10 m).

På dette grunnlaget foreslo Thomson i 1903 en modell av atomet, ifølge hvilken atomer er homogene kuler av positivt ladet stoff som inneholder elektroner. Den totale (negative) ladningen av elektroner er lik den positive ladningen til atomet. Derfor er atomet som helhet nøytralt.

Denne modellen ble kalt "pudding" fordi elektronene ble spredt i et positivt miljø, som rosiner i en pudding.

Avviket til et elektron i et atom fra dets likevektsposisjon gir opphav til en roterende kraft. Derfor svinger et elektron, fjernet på en eller annen måte fra en likevektsposisjon, og er derfor en kilde elektromagnetisk stråling.

Thomsons modell virket attraktiv fra det synspunkt at den antok tilstedeværelsen av et elektron i atomet. Det varte imidlertid bare til 1911.

Rutherfords erfaring.

Så modellen av atomet er bygget. Nå må vi teste det med et eksperiment. Hva bør jeg sjekke i den? Selvfølgelig hvordan den positive ladningen er fordelt inne i atomet og hvordan elektronene er plassert i det. Men for å gjøre dette må du komme inn i atomet! Er det mulig? For å trenge inn i et atom, trengs partikler av samme eller mindre størrelse. Slike partikler ble oppdaget under studiet av fenomenet radioaktivitet.

Oppgave 1. Regn ut hvor mange ganger partikkelen er tyngre enn elektronet.

Studenter: (Løser på egen hånd) 7350 ganger. Derfor må du velge en partikkel som prosjektil.

Lærer. Du har rett. Eksperimentet som ga et avgjørende bidrag til opprettelsen av den moderne teorien om atomstruktur, var eksperimentet utført i 1911 av Ernest Rutherford, sammen med hans assistenter G. Geiger og E. Marsden.

Lærer: La oss vurdere i detalj oppsettet til Rutherfords eksperiment. Et korn av et radioaktivt stoff, radium (Rn), ble plassert i en blybeholder. En smal stråle av partikler dukket opp fra beholderen gjennom et lite hull. På motsatt side av hullet var en skjerm belagt med sinksulfid. Når partiklene traff den, forårsaket de scintillasjon i en liten del av skjermen, rett overfor utgangshullet. Når en tynn gullfolie ble plassert i banen, økte området på skjermen der det ble observert scintillasjoner betydelig. Dette gjorde at partiklene endret sin opprinnelige retning og opplevde spredning.

Spørsmål. Hva tror du kan ha forårsaket avviket - partiklene?

Studenter. Elektroner kunne ikke endre bevegelsesretningen til partiklene, siden deres masse er mange ganger mindre enn massen til partikkelen. Det betyr noe annet.

Oppgave 2. Tatt i betraktning at i et fast stoff er atomene tett pakket, og avstanden mellom sentrene deres er ca. 2,5 10 -10 m (i henhold til røntgenstrukturanalyse), regn ut hvor mange lag med atomer i tykkelse gullfolie med tykkelse 0 inneholder, 4 mikron.

Studenter: (bestemmer selv) ca. 1600 lag.

Lærer: Så: Det faktum at mange partikler flyr gjennom tusenvis av gullatomer uten å interagere med dem, følger at atomet ikke er fast. (Thomsons atommodell er ikke bekreftet). Hvis partikkelen ikke opplever virkningen av atomets positive ladning, endres ikke bevegelsesretningen. Hvis det er en slik handling, endres bevegelsesretningen, og jo sterkere handlingen er, jo mer avviker den. For å oppdage alle slags partikkelavvik ble skjermen laget sfærisk.

Spørsmål. Når man utfører eksperimenter, utføres det vanligvis målinger. Hvilke mål tror du ble tatt i Rutherfords eksperimenter?

Elever: Antall partikler som ikke opplevde interaksjon med gullatomer og som avviket i ulike vinkler ble talt.

Lærer: Å telle spredte partikler ga følgende resultater:

Ingen forventet det siste resultatet, siden alle på den tiden holdt seg til Thomsons modell, ifølge hvilken atomer ble ansett som så "løse" at de ikke var i stand til å forårsake så betydelige avvik av partikler. Mye senere fortalte Rutherford hvordan "en fryktelig spent Geiger kom til ham og sa: "Vi klarte å observere partikler som vender tilbake." Dette var den mest utrolige hendelsen jeg noen gang har opplevd. Det var nesten like utrolig som om du skjøt et 15-tommers granat mot et stykke silkepapir og det kom tilbake og traff deg. Ved ettertanke innså jeg at denne tilbakespredningen må være et resultat av en enkelt kollisjon, og da jeg gjorde beregningene, så jeg at det var umulig å få en verdi av samme størrelsesorden med mindre du vurderte et system der de fleste massen til atomet var konsentrert i en liten kjerne."

Til teoretisk analyse innhentet data, var det nødvendig å kjenne sannsynlighetsteorien. For å fylle hullene i kunnskap om denne grenen av matematikk, nølte ikke Rutherford med å sette seg på studentbenken igjen, noe som forårsaket overraskelse for hans egne studenter, som uventet så professoren deres ved siden av seg.

Etter å ha analysert resultatene av eksperimentene, kom Rutherford til konklusjonen:

At en så sterk avbøyning av partikler bare er mulig hvis det er et ekstremt sterkt elektrisk felt inne i atomet. Det ble beregnet at et slikt felt kunne skapes av en ladning konsentrert i et veldig lite volum (sammenlignet med volumet til et atom);

Siden m >m e omtrent 8000 ganger, kunne ikke elektronene som utgjør atomet endre bevegelsesretningen til partiklene.

Basert på disse betraktningene foreslo Rutherford en kjernefysisk modell (planetarisk) av strukturen til atomet. Atom ligner solsystemet, bare i stedet for Solen inneholder den en kjerne, og i stedet for planeter er det elektroner.

Kjernefysisk modell viste seg å være veldig elegant og mye enklere enn Thomsons modell av atomet. Rutherford var fornøyd. Fortsatt ville! Tross alt viste han seg å være den første personen som hemmeligheten bak atomets struktur ble avslørt.

Skalaen til atomet "ifølge Rutherford" kan representeres som følger:

Kjernen er like mange ganger mindre enn et atom som et valmuefrø er mindre enn bygningen til Moskva-universitetet på Sparrow Hills;

Hvis du forstørrer atomet omtrent 10 15 ganger, vil det bli på størrelse med byen Moskva;

Hvis kjernen til et atom på størrelse med et kirsebær befinner seg i sentrum av Den røde plass, vil et elektron på størrelse med et støvkorn fly rundt omkretsen av ringveien. Alt annet i atomet er tomhet

4. Konsolidering av ny kunnskap.

Lærer: Åpne nå det periodiske systemet og se nøye på det. La oss vurdere atomstrukturen til de kjemiske elementene hydrogen, helium, litium, beryllium (H, He, Li, Be). Eksempel: Hydrogenatomet opptar den første cellen i det periodiske systemet. Den elektriske ladningen til kjernen til et hydrogenatom er positiv og lik produktet av den elementære elektriske ladningen e og atomnummeret Z til det kjemiske elementet i det periodiske systemet. q=Ze Dette betyr at ladningen til kjernen er 1. Vi kan også bestemme antall elektroner i et hydrogenatom. Siden atomet er nøytralt, vil antallet elektroner i et hydrogenatom være 1. Et elektron har negativ ladning.

1. Hva er ladningen til kjernen til et He,Li,Be-atom?
2. Hvor mange elektroner er det i et He,Li,Be-atom?
3. Hvordan skiller atomer av forskjellige kjemiske grunnstoffer seg fra hverandre?
4. Det er hovedkjennetegn et bestemt kjemisk grunnstoff?
5. Hva er essensen av den planetariske modellen for atomstruktur?

5. Presentasjon av utviklingsmateriell.

Studentmeldinger: "Sider fra biografien til Ernest Rutherford."

6. Oppsummering. Elever som svarer på spørsmål og tenker selvstendig i timen gis karakterer. Ved svar vurderes ikke bare riktigheten av svaret, men også resonnementsforløpet, antall og kvaliteten på feil.

Lekser §56. Tegn et diagram av en modell av et atom av litium, nitrogen, oksygen, fluor. Bestem ladningen til kjernen til hvert atom.

Litteratur

1. Fysikk – 9. klasse. A.V. Peryshkin, E. M. Gutnik Moskva: Bustard, 2003.
2. Teori og metoder for undervisning i fysikk på skolen. Private spørsmål. Redigert av S.E. Kamenetsky Moscow: Akademia, 2000
3. Fysikk – 11. klasse. S.V. Gromov Moskva: Opplysning, 1999
4. P.S. Kudryavtsev Kurs i fysikkens historie: Moskva, 1974.
5. Første september. Fysikktillegg nr. 10 2004
6. Internett-ressurser:

• http;//www-college.ru;
• http;//www.tdu.nstu.ru;
• http;//bibliotekar.ru.

Emne. Radioaktivitet

Formål med leksjonen: å gjøre elevene kjent med oppdagelsen av fenomenet naturlig radioaktivitet og egenskapene til radioaktiv stråling.

Leksjonstype: leksjon om å lære nytt materiale.

TIMEPLAN

Kunnskapskontroll		1. Bond energi. 2. Massefeil. 3. Kjernefysisk kjedereaksjon. 4. Atomreaktor.
Demonstrasjoner		Videofragmenter av filmen "The Discovery of Natural Radioactivity."
Lære nytt stoff		1. Funn av radioaktivitet. 2. Typer radioaktiv stråling. 3. Radioaktivitet som bevis på den komplekse strukturen til atomer. 4. Radioaktivt forfall.
Forsterkning av det lærte materialet		1. Kvalitative spørsmål. 2. Lære å løse problemer.

LÆR NYTT MATERIAL

Fenomenet radioaktivitet er alltid ledsaget av frigjøring av energi. Det viste seg at 1 g radium sender ut 600 J energi, som inkluderer -, β- og γ-stråling.

Eksperimentelle studier har vist at fenomenet radioaktivitet ikke påvirkes av slike ytre handlinger som kan påvirke elektronskall atom (oppvarming, elektriske og magnetiske felt, kjemiske forbindelser, aggregeringstilstand etc.). Derfor skyldes radioaktivitet kun strukturen til atomet. Det viste seg at radioaktivitet er egenskapen til noen atomkjerner spontant omdannes til andre kjerner med utslipp av partikler.

Dermed tjente den spontane emisjonen av -, β- og γ-partikler fra materie, sammen med andre eksperimentelle fakta, som grunnlaget for antakelsen om at materiens atomer er komplekse i struktur.

SPØRSMÅL TIL ELEVER UNDER PRESENTASJON AV NYTT MATERIALE

Første nivå

1. List opp fakta og fenomener som bekrefter den komplekse strukturen til atomet.

2. Hva kalte de evnen til atomer til noen kjemiske elementer til å avgi spontant?

3. Av de tre avleder ikke β- og γ-stråling magnetiske og elektriske felt?

Spørsmål.

1. Hva var oppdagelsen gjort av Becquerel i 1896?

Becquerel oppdaget i 1896 at det kjemiske grunnstoffet uran U spontant sender ut usynlige stråler.

2. Hva kalte de evnen til atomer til noen kjemiske elementer til å avgi spontant?

Denne evnen ble kalt radioaktivitet.

3. Fortell oss hvordan eksperimentet ble utført, diagrammet som er vist i figur 167, a, b. Hva kom ut av denne erfaringen?

I eksperimentet i fig. 167 ble et korn av radium Ra plassert i et tykkvegget kar. Fra den, gjennom en spalte, kommer en stråle av radioaktiv stråling frem som lyser opp den fotografiske platen. Så ble strålen påvirket magnetfelt, som et resultat av at strålen deler seg i tre strømmer: positivt ladet, negativt ladet og nøytral, som ble registrert ved dannelsen av tre flekker på den fotografiske platen.

4. Hva het partiklene som utgjør radioaktiv stråling? Hva er disse partiklene?

Det ble funnet at radioaktiv stråling består av tre typer partikler: α-partikler - ioniserte heliumatomer He, β-partikler - elektroner og γ-partikler - fotoner.

Antakelsen om at alle kropper er sammensatt av små partikler, ble uttrykt av de gamle greske filosofene Leucippus og Demokritos for omtrent 2500 år siden. Disse partiklene ble kalt atomer, som betyr «udelelige». Et atom er det minste, enkleste, ikke-eksisterende komponenter og derfor en udelelig partikkel.

Men fra omtrent midten av 1800-tallet. Eksperimentelle fakta begynte å dukke opp som sår tvil om ideen om atomers udelelighet. Resultatene av disse eksperimentene antydet at atomer har en kompleks struktur og at de inneholder elektrisk ladede partikler.

Det mest slående beviset på den komplekse strukturen til atomet var oppdagelsen av fenomenet radioaktivitet av den franske fysikeren Henri Becquerel i 1896.

Henri Becquerel (1852-1908)
fransk fysiker. En av oppdagerne av radioaktivitet

Becquerel oppdaget at det kjemiske elementet uran spontant (dvs. uten ytre påvirkninger) sender ut tidligere ukjente usynlige stråler, som senere ble kalt radioaktiv stråling.

Siden radioaktiv stråling hadde uvanlige egenskaper, begynte mange forskere å studere den. Det viste seg at ikke bare uran, men også noen andre kjemiske elementer (for eksempel radium) også spontant sender ut radioaktive stråler. Evnen til atomer av noen kjemiske elementer til spontant å sende ut begynte å bli kalt radioaktivitet (fra latin radio - emitt og activus - effektiv).

Ernest Rutherford (1871-1935)
engelsk fysiker. Han oppdaget den komplekse sammensetningen av radioaktiv stråling fra radium og foreslo en kjernefysisk modell av strukturen til atomet. Oppdaget protonet

I 1899, som et resultat av et eksperiment utført under ledelse av den engelske fysikeren Ernest Rutherford, ble det oppdaget at den radioaktive strålingen av radium er inhomogen, det vil si at den har en kompleks sammensetning. La oss se på hvordan dette eksperimentet ble utført.

Figur 156a viser et tykkvegget blykar med et radiumkorn i bunnen. En stråle med radioaktiv stråling fra radium går ut gjennom et smalt hull og treffer en fotografisk plate (radiumstråling forekommer i alle retninger, men den kan ikke passere gjennom et tykt lag med bly). Etter fremkalling av fotoplaten ble det funnet en ting på den mørk flekk- akkurat på stedet der strålen traff.

Ris. 156. Plan av Rutherfords eksperiment for å bestemme sammensetningen av radioaktiv stråling

Da ble forsøket endret (fig. 156, b): det ble skapt et sterkt magnetfelt som virket på strålen. I dette tilfellet dukket det opp tre flekker på den utviklede platen: den ene, den sentrale, var på samme sted som før, og de to andre var i forskjellige sider fra den sentrale. Hvis to strømmer avviker i et magnetfelt fra deres forrige retning, er de strømmer av ladede partikler. Avvik i forskjellige retninger angitt forskjellige tegn elektriske ladninger av partikler. I den ene strømmen var det bare positivt ladede partikler, i den andre - negativt ladede. Og den sentrale strømmen var stråling som ikke hadde noen elektrisk ladning.

Positivt ladede partikler ble kalt alfa-partikler, negativt ladede ble kalt beta-partikler, og nøytrale ble kalt gamma-partikler eller gamma-kvanter.

Joseph John Thomson (1856-1940)
engelsk fysiker. Oppdaget elektron. Foreslo en av de første modellene for atomstruktur

Noe senere, som et resultat av forskning på div fysiske egenskaper og egenskapene til disse partiklene (elektrisk ladning, masse osv.), var det mulig å fastslå at β-partikkelen er et elektron, og α-partikkelen er et fullstendig ionisert atom av det kjemiske elementet helium (dvs. et helium) atom som har mistet begge elektronene). Det viste seg også at γ-stråling er en av typene, eller rettere sagt rekkevidden, av elektromagnetisk stråling (se fig. 136).

Fenomenet radioaktivitet, dvs. den spontane utslipp av α-, β- og α-partikler fra et stoff, sammen med andre eksperimentelle fakta, tjente som grunnlag for antakelsen om at atomene til et stoff har en kompleks sammensetning. Siden det var kjent at atomet som helhet var nøytralt, førte dette fenomenet til antagelsen om at atomet inneholdt negativt og positivt ladede partikler.

Basert på disse og noen andre fakta foreslo den engelske fysikeren Joseph John Thomson i 1903 en av de første modellene for atomets struktur. I følge Thomsons antakelse er atomet en kule, gjennom hele volumet som en positiv ladning er jevnt fordelt. Det er elektroner inne i denne ballen. Hvert elektron kan lage oscillerende bevegelser nær sin likevektsposisjon. Den positive ladningen til ballen er lik den totale negative ladningen til elektronene, derfor elektrisk ladning av atomet som helhet er null.

Modellen for atomstruktur foreslått av Thomson trengte eksperimentell verifisering. Spesielt var det viktig å sjekke om den positive ladningen faktisk var fordelt over hele volumet av atomet med konstant tetthet. Derfor, i 1911, gjennomførte Rutherford, sammen med sine samarbeidspartnere, en serie eksperimenter for å studere sammensetningen og strukturen til atomer.

For å forstå hvordan disse forsøkene ble utført, se på figur 157. Forsøkene brukte et blykar C med radioaktivt stoff P, sender ut α-partikler. Fra dette fartøyet flyr alfapartikler ut gjennom en smal kanal med en hastighet på rundt 15 000 km/s.

Ris. 157. Diagram over installasjonen av Rutherfords eksperiment om studiet av strukturen til atomet

Siden α-partikler ikke kan sees direkte, brukes en glassskjerm E for å oppdage dem. Skjermen er dekket med et tynt lag av et spesielt stoff, på grunn av at det oppstår blink på steder der α-partikler treffer skjermen, som observeres. ved hjelp av et mikroskop M. Denne metoden for å registrere partikler kalles metoden, scintillasjoner (dvs. blinker).

Hele denne installasjonen er plassert i et fartøy som luften har blitt evakuert fra (for å eliminere spredning av α-partikler på grunn av deres kollisjoner med luftmolekyler).

Hvis det ikke er noen hindringer i banen til α-partikler, faller de ned på skjermen i en smal, lett ekspanderende stråle (fig. 157, a). I dette tilfellet smelter alle blinkene som vises på skjermen sammen til en liten lysflekk.

Hvis en tynn folie Ф laget av metallet som studeres plasseres i banen til α-partikler (fig. 157, b), blir α-partikler spredt i alle retninger i forskjellige vinkler φ (bare tre vinkler) er vist på figuren: φ1, φ2 og φ3).

Når skjermen er i posisjon 1, største antall blinker er plassert i midten av skjermen. Dette betyr at hoveddelen av alle α-partikler passerte gjennom folien, nesten uten å endre sin opprinnelige retning (spredt i små vinkler). Antallet blink reduseres når du beveger deg bort fra midten av skjermen. Følgelig, med økende spredningsvinkel φ, reduseres antallet partikler spredt ved disse vinklene kraftig.

Ved å flytte skjermen sammen med mikroskopet rundt folien, kan du finne at et visst (svært lite) antall partikler er spredt i vinkler nær 90° (denne skjermposisjonen er indikert med nummer 2), og noen enkeltpartikler er spredt. ved vinkler i størrelsesorden 180°, dvs. som et resultat av interaksjon med folien ble kastet tilbake (posisjon 3).

Det var disse tilfellene av α-partikkelspredning i store vinkler som ga Rutherford mest viktig informasjonå forstå hvordan atomer av stoffer er bygget opp. Etter å ha analysert de eksperimentelle resultatene, kom Rutherford til den konklusjon at en så sterk avbøyning av α-partikler bare er mulig hvis det er et ekstremt sterkt elektrisk felt inne i atomet. Et slikt felt kan skapes av en ladning konsentrert i et veldig lite volum (sammenlignet med volumet til et atom).

Et eksempel på en skjematisk representasjon av kjernefysisk modell av et atom foreslått av E. Rutherford

Ris. 158. Flybaner for α-partikler når de passerer gjennom materieatomer

Siden massen til et elektron er omtrent 8000 ganger mindre enn massen til en α-partikkel, kunne ikke elektronene som utgjør atomet endre bevegelsesretningen til α-partiklene vesentlig. Derfor kan vi i dette tilfellet bare snakke om kreftene til elektrisk frastøtning mellom α-partikler og den positivt ladede delen av atomet, hvis masse er betydelig større enn massen til α-partikkelen.

Disse betraktningene førte til at Rutherford laget den nukleære (planetariske) modellen av atomet (som du allerede har en idé om fra fysikkkurset i 8. klasse). La oss huske at, ifølge denne modellen, i sentrum av atomet er det en positivt ladet kjerne som opptar et veldig lite volum av atomet. Elektroner beveger seg rundt kjernen, hvis masse er mye mindre enn massen til kjernen. Et atom er elektrisk nøytralt fordi ladningen på kjernen lik modul total ladning av elektroner.

Rutherford var i stand til å estimere størrelsen på atomkjerner. Det viste seg at, avhengig av massen til atomet, har kjernen en diameter i størrelsesorden 10 -14 - 10 -15 m, det vil si at den er titalls og til og med hundretusenvis av ganger mindre enn et atom (et atom har en diameter på ca. 10-10 m).

Figur 158 illustrerer prosessen med α-partikler som passerer gjennom materieatomer fra kjernemodellens synspunkt. Denne figuren viser hvordan flyveien til alfapartikler endres avhengig av avstanden fra kjernen de flyr. Spenningen skapt av kjernen elektrisk felt, som betyr at virkningskraften på α-partikkelen avtar ganske raskt med økende avstand fra kjernen. Derfor endres flyretningen til en partikkel i stor grad bare hvis den passerer veldig nær kjernen.

Siden diameteren til kjernen er mye mindre enn diameteren til atomet, passerer mest av alle α-partikler gjennom atomet i slike avstander fra kjernen hvor frastøtende kraften til feltet den skaper er for liten til å endre bevegelsesretningen betydelig. av α-partiklene. Og bare svært få partikler flyr nær kjernen, det vil si i området av et sterkt felt, og avbøyes i store vinkler. Dette er resultatene som ble oppnådd i Rutherfords eksperiment.

Som et resultat av eksperimenter på spredning av α-partikler, ble inkonsistensen av Thomsons modell av atomet bevist, en kjernefysisk modell av atomets struktur ble fremsatt, og diameteren til atomkjerner ble estimert.

Spørsmål

1. Hva var oppdagelsen av Becquerel i 1896?
2. Fortell oss hvordan eksperimentet ble utført, diagrammet som er vist i figur 156. Hva kom frem som et resultat av dette eksperimentet?
3. Hva indikerte fenomenet radioaktivitet?
4. Hva var et atom i henhold til modellen foreslått av Thomson?
5. Bruk figur 157, fortell hvordan α-partikkelspredningsforsøket ble utført.
6. Hvilken konklusjon ble gjort av Rutherford basert på det faktum at noen alfapartikler, når de interagerte med folien, ble spredt i store vinkler?
7. Hva er et atom i henhold til Rutherfords kjernefysiske modell?

LEKSJONSTEMNE: «Oppdagelse av radioaktivitet.

Alfa-, beta- og gammastråling."

Leksjonens mål.

Pedagogisk - utvide elevenes forståelse av det fysiske bildet av verden ved å bruke eksemplet på fenomenet radioaktivitet; studiemønstre

Utviklingsmessig – fortsette dannelsen av ferdigheter: teoretisk forskningsmetode fysiske prosesser; sammenligne, generalisere; etablere forbindelser mellom fakta som studeres; sette frem hypoteser og begrunne dem.

Utdanning – ved å bruke eksemplet på livet og arbeidet til Marie og Pierre Curie, vis vitenskapsmenns rolle i utviklingen av vitenskapen; vise ikke-tilfeldigheten til tilfeldige funn; (tanke: ansvaret til en vitenskapsmann, en oppdager for fruktene av hans oppdagelser), fortsette dannelsen kognitive interesser, kollektive ferdigheter, kombinert med selvstendig arbeid.

Kurs og innhold i timen

. Organisering av tid

Formidle emnet og formålet med leksjonen

2. Stadium av forberedelse til å studere nytt emne

Oppdatering av elevenes eksisterende kunnskap i form av verifisering hjemmelekser og flyktet frontal meningsmåling studenter.

3. Stadium for å tilegne seg ny kunnskap (25 min)

Radioaktivitet har dukket opp på jorden siden den ble dannet, og mennesket har gjennom hele sivilisasjonens utvikling vært under påvirkning av naturlige strålingskilder. Jorden er utsatt for bakgrunnsstråling, kilden til denne er stråling fra solen, kosmisk stråling, stråling fra radioaktive grunnstoffer som ligger i jorden.

Hva er stråling? Hvordan oppstår det? Hvilke typer stråling finnes det? Og hvordan beskytte deg mot det?

Ordet "stråling" kommer fra latin radius og betegner en stråle. I prinsippet er stråling alle typer stråling som finnes i naturen - radiobølger, synlig lys, ultrafiolett og så videre. Men det finnes forskjellige typer stråling, noen av dem er nyttige, noen er skadelige. I det vanlige livet er vi vant til å bruke ordet stråling for å referere til skadelig stråling som skyldes radioaktiviteten til visse typer stoffer. La oss se på hvordan fenomenet radioaktivitet blir forklart i fysikktimer

Oppdagelsen av radioaktivitet var et lykketreff. Becquerel i lang tid studerte gløden til stoffer som tidligere ble bestrålt med sollys. Han pakket den fotografiske platen inn i tykt svart papir, plasserte korn av uransalt på toppen og utsatte den for en lys sollys. Etter fremkalling ble den fotografiske platen svart i områdene hvor saltet lå. Becquerel mente at strålingen av uran oppstår under påvirkning solstråler. Men en dag, i februar 1896, klarte han ikke å gjennomføre et nytt eksperiment på grunn av overskyet vær. Becquerel la platen i en skuff, og la et kobberkors belagt med uransalt oppå den. Etter å ha utviklet platen i tilfelle to dager senere, oppdaget han sverting på den i form av en tydelig skygge av et kors. Dette betydde at uransalter spontant, uten noen ytre påvirkninger skape en slags stråling. Intensiv forskning startet. Snart etablerte Becquerel viktig faktum: intensiteten av stråling bestemmes kun av mengden uran i preparatet, og er ikke avhengig av hvilke forbindelser det er inkludert i. Følgelig er stråling ikke iboende i forbindelser, men i det kjemiske elementet uran. Da ble en lignende kvalitet oppdaget i thorium.

Becquerel Antoine Henri fransk fysiker. Han ble uteksaminert fra Polytechnic School i Paris. Hovedarbeidene er viet radioaktivitet og optikk. I 1896 oppdaget han fenomenet radioaktivitet. I 1901 oppdaget han de fysiologiske effektene av radioaktiv stråling. I 1903 ble Becquerel tildelt Nobelprisen for oppdagelsen av den naturlige radioaktiviteten til uran. (1903, sammen med P. Curie og M. Skłodowska-Curie).

Oppdagelse av radium og polonium.

I 1898 andre franskmenn vitenskapsmenn Maria Sklodowska-Curie og Pierre Curie isolerte to nye stoffer fra uranmineralet, mye mer radioaktivt i større grad enn uran og thorium. Dermed ble to tidligere ukjente radioaktive grunnstoffer oppdaget - polonium og radium. Polonium (Po -84) ble oppkalt etter Marys hjemland, Polen. Radium (Ra -88) er strålende, begrepet radioaktivitet ble foreslått av Maria Sklodowska. Alle elementer med serienummer mer enn 83, dvs. ligger i det periodiske systemet etter vismut. Om 10 år samarbeid de gjorde mye for å studere fenomenet radioaktivitet. Det var uselvisk arbeid i vitenskapens navn - i et dårlig utstyrt laboratorium og i mangel av nødvendige midler Forskere mottok radiumpreparatet i 1902 i mengden 0,1 g. For å gjøre dette trengte de 45 måneder med intenst arbeid og mer enn 10 000 kjemiske frigjørings- og krystalliseringsoperasjoner.

Nobel pris i fysikk.

RADIOAKTIVITET er evnen til noen atomkjerner til spontant å forvandle seg til andre kjerner, og sende ut forskjellige partikler: enhver spontan radioaktivt forfall eksotermisk, det vil si at den avgir varme.

Liket av Marie Sklodowska-Curie, innelukket i en blykiste, sender fortsatt ut radioaktivitet med en intensitet på 360 becquerel/M3, med en norm på rundt 13 bq/M3... Hun ble gravlagt sammen med mannen sin...

Den komplekse sammensetningen av radioaktiv stråling

I 1899, under ledelse av den engelske vitenskapsmannen E. Rutherford, ble det utført et eksperiment som gjorde det mulig å oppdage den komplekse sammensetningen av radioaktiv stråling.

Som et resultat av et eksperiment utført under veiledning av en engelsk fysiker , Det ble oppdaget at den radioaktive strålingen av radium er ujevn, dvs. den har en kompleks sammensetning.

Rutherford Ernst (1871-1937), engelsk fysiker, en av skaperne av læren om radioaktivitet og strukturen til atomet, grunnlegger av en vitenskapelig skole, utenlandsk korresponderende medlem av det russiske vitenskapsakademiet (1922) og æresmedlem av USSR Academy of Sciences (1925). Direktør for Cavendish Laboratory (siden 1919). Oppdaget (1899) alfa- og beta-stråler og etablerte deres natur. Laget (1903, sammen med F. Soddy) teorien om radioaktivitet. Foreslo (1911) en planetmodell av atomet. Utførte (1919) den første kunstige kjernefysisk reaksjon. Spådde (1921) eksistensen av nøytronet. Nobelprisen (1908).

Et klassisk eksperiment som gjorde det mulig å oppdage den komplekse sammensetningen av radioaktiv stråling.

Radiumpreparatet ble plassert i en blybeholder med et hull. En fotografisk plate ble plassert på motsatt side av hullet. Strålingen ble påvirket av et sterkt magnetfelt.

Nesten 90 % av kjente kjerner er ustabile. Radioaktive kjerner kan sende ut partikler av tre typer: positivt ladet (α-partikler - heliumkjerner), negativt ladet (β-partikler - elektroner) og nøytrale (γ-partikler - kvanta av kortbølget elektromagnetisk stråling). Et magnetfelt gjør at disse partiklene kan separeres.

4) Penetrasjonskraft α .β. γ stråling

α-stråler har minst penetrerende evne. Et lag med papir 0,1 mm tykt er allerede ugjennomsiktig for dem.

. β-stråler blokkeres fullstendig av en flere mm tykk aluminiumsplate.

γ-stråler, når de passerer gjennom et 1 cm lag med bly, reduserer intensiteten med 2 ganger.

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 reise lange avstander, gradvis miste energi som følge av kollisjoner med atomer i mediet. Intens gammastråling, hvis den ikke er beskyttet mot den, kan skade ikke bare huden, men også indre vev. Tette og tunge materialer som jern og bly er utmerkede barrierer mot gammastråling.

β-stråler er en strøm av elektroner som beveger seg med hastigheter nær lysets hastighet.

α – stråler – helium atomkjerner

Stadiet for å konsolidere ny kunnskap.

1. Hva var oppdagelsen gjort av Becquerel i 1896?

2. Hva kalte de evnen til atomer til noen kjemiske elementer til å avgi spontant?

3. Fortell oss hvordan eksperimentet ble utført, diagrammet som er vist på figuren. Hva kom ut av denne erfaringen?

4. Hva het partiklene som utgjør radioaktiv stråling?

5. Hva representerer disse partiklene?

6. Hva indikerte fenomenet radioaktivitet?

5. Oppsummeringsstadium, informasjon om lekser.

Hjemmelekser §§ 99,100