II. Изучение нового материала. С открытием рентгеновских лучей началась история открытия радиоактивности, и помог в этом случай

С открытием рентгеновских лучей началась история открытия радиоактивности, и помог в этом случай.

Толчком к исследованиям стало предположение ученых, что рентгеновские лучи могут возникать во время кратковременного свечения некоторых веществ, облученных перед эти солнечным светом(флуоресценция). К таким веществам принадлежат, например, некоторые соли Урана. Одной из них и использовал А. Беккель, чтоб проверить предположение.

Анри Беккерель изучал явление флуоресценции — способности

некоторых веществ испускать излучение под воздействием, в частности, солнечного света. Ученый взял крупицы урановой соли, положил их в свернутую в черную бумагу фотопластинку и на несколько часов вынес все устройство на яркий солнечный свет. После проявления на фотопластинке появились темные пятна именно в тех местах, где лежала урановая соль. То есть выяснилось, что урановая соль испускает излучения, которые проходит через чёрную бумагу и действует на фотопластинку. Беккель решил продолжить свои исследования и подготовил опыт, который отличался от прошлого. Но ученому помешала погода. Весна 1896 г. выдалась пасмурной, поэтому опыты пришлось отложить в буквальном смысле в долгий ящик — фотопластинки с урановой солью и медным крестом между ними были положены в ящик лабораторного стола. Перед новой серией опытов Беккерель решил проверить качество фотопластинок. Проявив одну из них, он увидел четкий

силуэт креста. Повторив свои опыты, Беккерель убедился в том, что минералы, содержащие соли урана, испускают проникающее излучение, которое создается без всякого воздействия внешнего видимого света. Эти лучи проникали даже сквозь тонкие металлические пластинки! Причем внешние условия: температура, освещенность, давление, наличие электромагнитного поля — никак не влияли на эту удивительную способность урана.

Позже такое излучение назовут радиоактивным излучением; способность некоторых веществ к радиоактивному излучению — радиоактивностью; химические элементы, ядра которых имеют такую способность, - радиоактивными элементами или радионуклидами.

Только ли Уран испускает,, лучи Беккеля''? - именно с поиска ответа на эти вопросы начала свою работу с изучения радиоактивности М. Складовская-Кюри. Тщательно проверив на радиоактивность практически все известные на то время элементы, она обнаружила, что радиоактивные свойства имеет так же Торий. Кроме этого, М. Складовская-Кюри и ее муж П. Кюри открыли новые радиоактивные элементы, Полоний и Радий. При исследовании радиоактивности урановой смоляной руды было установлено, что ее радиоактивность в 4 раза больше, чем это полагалось по количеству содержания в руде урана. Так был открыт новый химический элемент, названный в честь родины Марии — Польши — полонием, а затем был открыт элемент в тысячу раз более активный, чем чистый уран, — радий («лучистый»), а само явление с того времени стало называться явлением радиоактивности

Позднее было установлено, что все химические элементы начиная с номера 84 радиоактивны. Эти элементы были выделены из природных металлов, поэтому их назвали природными радиоактивными элементами.

Со временем научились получать искусственные радиоактивные изотопы. Сейчас почти для каждого элемента (даже не радиоактивного) получено несколько радиоактивных изотопов.

Что же представляет собой радиоактивное излучение?

Во время проведения опытов с изучения природы радиоактивного излучения было выяснено, что оно не является однородным.

Чтобы ответить на этот вопрос, был проведен целый ряд опытов

В свинцовый контейнер с небольшой щелью помещали радиоактивный препарат, напротив щели располагали фотопластинку. Пучёк радиоактивного излучения, который выходил из щели, сначала попадал в сильное магнитное поле постоянного магнита, а потом на фотопластинку.

На фотопластинке после проявления было найдено три темных пятна. Это значит, что в магнитном поле радиоактивное излучение разделилось на три составляющих. Их было названо α (альфа)-излучение, β (бета)-излучение и γ (гамма)-излучение.

Наибольший вклад в изучение α -излучения сделал Э. Резерфорд. Ученый один из первых выяснил, что α -излучение — это поток позитивно заряженных частиц (так называемых α -частиц). Было так же выяснено, что модуль заряда α -частицы в два раза больше чем модуль заряда электрона.

Чтобы установить природу α -частиц, Резерфорд использовал специальное устройство. Основной элемент устройства — колба А, заполненная радоном — газом, который излучает α -частицы. Колбу А было изготовлено с высококачественного и очень тонкого стекла (его толщина приблизительно равнялась диаметру человеческого волоса). Стекло с такими характеристиками, с одной стороны, давала возможность α -частицам,,протиснуться'' в колбу В, а с другого — было надежной преградой для молекул газа радона. Сделав анализ вещества, которое со временем накапливалось в колбе В, Резерфорд выяснил, что это гелий. Зная, что в колбу В могли попасть только α -частицы и они имеют позитивный заряд, ученый сделал вывод, что α -частицы — это позитивные ионы Гелия.

После того как была предложена ядерная модель строения атома, стало понятно, что α -частицы — это ядра атома Гелия.

β -составляющая радиоактивного излучения, как и α- составляющая, отклоняется магнитным полем, но в противоположную сторону. С этого можно сделать вывод, что β -излучение — тоже поток заряженных частиц (так называемых β -частиц), но таких, что имеют негативный заряд. Для идентификации этих частиц были определены их заряд и масса. Оказалось, что β -излучение — это поток электронов, которые летят с огромнейшей скоростью (близкой к скорости света).

Важно, что в результате экспериментов с β -лучами было получено данные для построения квантовой механики, на которой грунтуются современные представления об структуре вещества.

Изучение γ-излучения показало, что γ-, рентгеновское, ультрафиолетовое, инфракрасное излучения и видимый свет -,,близкие родственники'': все эти виды излучения — электромагнитные волны. К тому же выяснилось, что эти виды излучения можно рассматривать как поток нейтральных частиц, которые двигаются в пространстве со скоростью света. Однако энергия частиц каждого типа излучения отличается по значениям. Наименьшую энергию имеют частицы инфракрасного излучения; энергия частиц видимого света немного большая. Частицы ультрафиолетового излучения имеют, большую энергию и могут даже начать рушить поверхность, на которую падают. Поэтому, например, облучать кожу ультрафиолетом можно только небольшое количество времени.

Намного большую энергию, чем частицы ультрафиолетового света, имеют частицы рентгеновского излучения. Соответственно больше его проникающие и разрушительные свойства. Потому рентгеновские обследования, которые длятся всего несколько секунд, не рекомендуют проводить чаще одного раза на год.

γ -излучение за счет большой энергии может свободно проникать не только сквозь человеческое тело, но и сквозь металлы. Этим обстоятельством воспользовались конструкторы, создав устройство для просвечивания, например, автомобилей. Такие устройства использует таможенный контроль и пограничники для нахождения наркотиков, взрывчатки и др.

У большинства людей слово,,радиация'' ассоциируется с опасностью. И это, безусловно, правильно. Радиоактивное излучение не фиксируется органами чувств человека, но известно, что оно может привести к губительным последствиям. От вредного влияния радиации можно защититься, построив на пути излучения преграду.

Проще защитить от α -, и β -излучения. Хотя α- и β -частицы летят с большой скоростью, их поток легко останавливает даже тонкая преграда. Как показали эксперименты, достаточно тонкого листа бумаги (0,1 мм), чтобы остановить α- частицы; β -излучение полностью поглощается алюминиевой пластинкой толщиной 1 мм.

Самым опасным есть γ -излучение. Оно проникает сквозь довольно толстые слои материалов. В некоторых случаях для защиты от γ -излучения необходимы бетонные стены толщиной несколько метров.

Тема урока. Дозиметры. Природный радиоактивный фон. Влияние радиоактивного излучения на живые организмы.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Цель урока: ознакомить учащихся с принципом действия дозиметра, познакомить с понятием радиоактивного фона, и влиянием радиоактивного излучения на живые организмы.

План урока