Физика, гр.258 - 2 курс

Июня  2020 год

 

Добрый день!

Ребята, сегодня тема нашего урока «Открытие радиоактивности. Альфа-, бета-, гамма-излучения».

Цели урока: ознакомить учащихся с понятием радиоактивности, с историей открытия явления естественной радиоактивности и свойствами радиоактивного излучения.

 

Для достижения положительных итогов урока вам необходимо:

1. Записать в рабочую тетрадь число, аудиторная работа, тема урока:

2. Вспомнить, что нам известно из предыдущих уроков:

3. Ознакомиться с историей открытия радиоактивности, прочитав следующий материал:

Открытие естественной радиоактивности – явление, доказывающее сложный состав атомного ядра, произошло благодаря счастливой случайности.

Возможно, об Антуане Беккереле осталась бы лишь память как о весьма квалифицированном и добросовестном экспериментаторе, но не более, если бы не то, что произошло 1 марта в его лаборатории.

Вероятно не многие открытии в науке обязаны своим происхождение плохой погоде. Если бы конец февраля 1896 года в Париже был солнечным, не было бы обнаружено одно из самых важных научных явлений, разгадка которого привела к перевороту в современной физике….

Антуан Беккерель – французский физик, родился 15 декабря 1852года, в Париже. Сын Александра Эдмонда Беккереля, прославившегося своими исследованиями фосфоресценции. Антуан учился в лицее, затем в Политехнической школе, по окончании которой работал инженером в Институте путей сообщения. Но вскоре увлекся, подобно своему отцу и деду, научными исследованиями. В 35 лет Анри Беккерель защищает докторскую диссертацию, в 40 лет становится профессором. Он изучает явление флуоресценции. Ему очень хочется разгадать природу таинственного свечения некоторых веществ под влиянием солнечного излучения.

Слушая сообщения об опытах Рентгена на заседании Французской Академии 20 января 1896 года и наблюдая за демонстрацией возникновения рентгеновских лучей в разрядной трубке, Беккерель неотрывно смотрит на зеленоватое светящееся пятно на стекле возле катода. Мысль которая его преследует: может быть, свечение образцов его коллекции тоже сопровождается испусканием рентгеновских лучей? Тогда рентгеновские лучи можно будет получать, не прибегая к помощи разрядной трубки.

Беккерель обдумывает свой эксперимент, выбирает из своей коллекции двойную сернокислую соль урана и калия, кладет соль на фотопластинку, спрятанную от света в черную бумагу, и выставляет пластинку с солью на солнце. Под влиянием солнечных лучей двойная соль стала ярко светится, но защищенную фотопластинку это свечение не могло попасть. После проявление фотопластинки явно проступало изображение лепешки из соли. НЕУЖЕЛИ верно, и соль в ответ на облучение солнечными лучами испускает не только свет, но и рентгеновские лучи?

Беккерель проверяет себя еще и еще раз.

26 февраля 1896 года настали пасмурные дни, и Анри с сожалением прячет приготовленную к эксперименту фотопластинку с солью в стол. Между лепешкой соли и фотопластинкой он положил медный крестик, что бы проверить, пройдут ли сквозь него рентгеновские лучи.

Но погода была пасмурной и оставалась такой до 1 мата. Утро 1 марта было солнечным и опыты можно было возобновить. Беккерель решил, однако, проявить пластинки, лежавшие несколько дней в темном шкафу. На проявленной пластинке получил четкое изображение и крестика и лепешки с солью! Минерал без предварительного освещения испускал невидимые лучи, действовавшие на фотопластинку через непрозрачный экран. Беккерель немедленно ставит повторные опыты. Оказалось, что соли урана сами по себе без всякого воздействия испускают невидимые лучи, засвечивающие фотопластинку и проходящие через непрозрачный слои.

2 марта Беккерель сообщил о своём открытии.

Оказалось, что лучи могут испускать только соединения урана – это урановые лучи, или лучи Беккереля, как их потом стали называть. Они способны ионизировать воздух и разряжать заряженный электроскоп.

Способность урана испускать лучи не ослабевали месяцами. 18 мая 1896 года Беккерель со всей определенностью констатировал наличие этой способности у урановых соединений и описал свойства излучения. Но чистый уран оказался в распоряжении Беккереля только осенью, и 23 ноября 1896 года Беккерель сообщил о свойстве урана испускать невидимые урановые лучи вне зависимости от его химического и физического состояния.

В 1897 году Беккерель продолжает изучать открытые им лучи.

Все эти выдающиеся достижения не остались незамеченными. Беккерель был избран в Лондонское королевское общество, Парижская академия наук присудила ему все имевшиеся знаки отличия.

8 августа 1900 Беккерелю предоставляется право выступить с основным докладом на Международном физическом конгрессе в Париже.

Почести, восторженный прием при всех его научных выступлениях, поистине международное признание его открытия - все это не изменило стиля жизни Беккереля, он до своего последнего часа остался все таким же, как и прежде, скромным и преданным науке тружеником.

В числе тех, кто всерьез заинтересовался открытием Беккереля, был и ряд выдающихся ученых, в том числе, Анри Пуанкаре, Д. И. Менделеев, специально приехавший в Париж, чтобы познакомиться с работами автором этого открытия и, что нужно подчеркнуть особо, супруги Пьер и Мария Кюри.

Пьер Кюри родился 15 мая 1859 г. в Париже в семье врача. Эжен Кюри. Человек высокого гражданского долга и мужества, он привил эти качества своим сыновьям Жаку и Пьеру.

Пьер получил домашнее образование. В шестнадцать лет выдержал экзамен на звание бакалавра. Юный бакалавр слушал лекции в Сорбонне, работал в лаборатории профессора Леру в фармацевтическом институте и уже в восемнадцать лет стал лиценциатом физики. С 1878 г. он работал ассистентом Парижского университета. С этого же времени он вместе с братом Жаком занимается исследованием кристаллов. Вместе с Жаком они открывают пьезоэлектричество. В 1880 г. публикуется статья Пьера и Жака Кюри “Образование полярного электричества под действием давления в гемиэдрических кристаллах с косыми гранями”.

Затем они открывают противоположный эффект: деформацию кристаллов под действием электрического напряжения.

После пятилетней плодотворной работы пути братьев разошлись. Пьер был назначен в 1883 г. руководителем практических работ по физике в Парижским муниципалитетом Школе промышленной физики и химии. Здесь Кюри выполнил свои исследования по кристаллографии и симметрии, часть которых он провел с Жаком, время от времени приезжавшим в Париж.

В 1891 г. Пьер Кюри обратился к опытам по магнетизму. В результате этих опытов он четко разделил диамагнитные и парамагнитные явления по их зависимости от температуры. Изучая зависимость ферромагнитных свойств от температуры, он нашел “точку Кюри”, при которой исчезают ферромагнитные свойства, и открыл закон зависимости восприимчивости парамагнитных тел от температуры (закон Кюри).

В 1895 г. Пьер Кюри женился на Марии Склодовской.

Мария Склодовская родилась в Варшаве. Ещё школьницей она отличалась необычайным прилежанием и трудолюбием. Она занималась настолько интенсивно, что, окончив школу, вынуждена была сделать перерыв для поправки здоровья.

Мария стремилась продолжить образование, однако в Российской империи, в состав которой в то время входила Польша, возможности женщин получить высшее научное образование были ограничены. Сестры Склодовские — Мария и Бронислава договорились по очереди отработать несколько лет гувернантками, чтобы по очереди получить образование. Мария проработала несколько лет воспитателем-гувернанткой в то время, пока Бронислава училась в медицинском институте в Париже. Затем Мария в возрасте 24 лет смогла поехать в Сорбонну, в Париж, где изучала химию и физику, в то время как Бронислава зарабатывала средства для обучения сестры.

Весной 1896 г. Мария Кюри заканчивала обучение в Сорбонне и тщательно выбирала тему магистерской диссертации. (“Выбор темы первого научного исследования — это, как первая любовь,— на всю жизнь”,— говорила она полушутя.) В это время стали известны первые результаты исследований Беккереля, способность “урановых лучей” ионизировать воздух. Интерес этот был не случайным: незадолго до этого ее муж Пьер Кюри вместе со своим братом Жаком изобрели очень удобный и чувствительный электрометр, основанный на явлении пьезоэлектричества. Работать с электрометром было много проще, чем с фотопластинками, и к тому же он позволял не просто констатировать наличие нового излучения, но и довольно точно измерять его интенсивность

Вначале Мария Кюри хотела найти ответ на простые вопросы: “Только ли уран испускает новые лучи? И если да, то в чем его исключительность?” К тому времени уран был известен уже более ста лет и ничем особым среди других элементов не выделялся: металл, тяжелый, серо-стального цвета, использовали его в то время редко, в основном для окрашивания стекол и керамики в желто-зеленый цвет.

С помощью электрометра Мария Кюри терпеливо проверила радиоактивность практически все известные в то время элементы (более 80) и вскоре обнаружила, что из них только торий также обладает этим свойством — и даже в большей степени, чем уран.Это был важный результат, поскольку он сразу же устранял вопрос об исключительности урана: если существует два радиоактивных элемента, то почему их не может быть больше?

После небольшого перерыва в исследованиях (она ждет ребенка), уже через два месяца после рождения Ирэн, в декабре 1897 г., Мария Кюри с новой энергией возвращается к работе. Среди многочисленных химических веществ и минералов ее особое внимание привлекла смоляная обманка из рудника близ Иоахимсталя в Чехии, из которой в то время добывали уран. Радиоактивность смоляной обманки оказалась в четыре раза выше, чем урана, в ней содержавшегося. Это было неожиданно, поскольку химические анализы показали, что торий в смоляной обманке отсутствует. Тогда Мария Кюри предположила, что в смоляной обманке присутствует не известный ранее радиоактивный элемент в количествах, недоступных обычному химическому анализу. Если это действительно так, то его активность должна быть в тысячи раз больше, чем активность урана, который составлял около 30 % от общего веса руды.

16 декабря 1897 г. появляется первая запись Марии Кюри в лабораторном журнале. В марте 1898 г. Пьер Кюри оставил свои работы и присоединился к ней. Уже к 12 мая 1898 г. они были уверены, что открыли новый элемент, который впоследствии получит имя “радий”, что означает “луч”. В июле они обнаружили в отходах руды еще один радиоактивный элемент, названный ими полонием — в память о родине Марии. 26 декабря 1898 г. они доложили о своих результатах Французской академии наук. В то время Мария и Пьер уже могли продемонстрировать слушателям препарат радия, который был в 900 раз активнее, чем равное ему по массе количество урана.

Отныне все мысли Марии Кюри сосредоточились на одном желании: выделить радий в чистом виде, Но как это сделать? Без лаборатории, без помощников, без руды, которая к тому же стоит дорого? Однако ясно осознанное желание, как правило, осуществимо, если оно опирается на сильную волю и готовность к лишениям.

 При содействии геофизика Эдуарда Зюсса, тогдашнего президента Австрийской академии наук, австрийское правительство согласилось подарить супругам Кюри тонну урановой смоляной обманки. Удалось найти подходящий сарай, куда свалили эту руду, а также другие десять тонн, которые оплатил миллионер барон Эдмон Ротшильд. Для Марии Кюри начались годы напряженной, однообразной и утомительной работы: изо дня в день, в течение многих лет растворять, выпаривать и снова растворять. Им пришлось почти вручную переработать 11 т руды и провести только одних кристаллизации несколько тысяч. Впоследствии Мария Кюри вспоминала: «...открытие радия было сделано в жалких условиях: сарай, в котором произошло это событие, уже овеян легендой. Но эта романтическая подробность не была преимуществом: она поглотила наши силы и замедлила осуществление открытия...»

 Это была черная и тяжелая работа, в жару и холод, в старом сарае, без всяких мер предосторожности: счетчик радиоактивного излучения и сейчас продолжает угрожающе щелкать, когда к нему подносят страничку из лабораторного журнала Марии и Пьера Кюри тех лет. «Мы сознавали, что наше здоровье не на высоте, что мы подвергаем его тяжелым испытаниям. Как это случается со всеми, кто знает цену совместной жизни, нас иногда охватывал страх перед непоправимым. Тогда какое-то чувство, быть может просто храбрость, приводило Пьера неизменно к одному и тому же выводу: пусть мы будем казаться бездушными существами, нам все равно надо работать»,— писала Мария Кюри много лет спустя.

К 1902 г. Мария Кюри выделила из тонны руды несколько десятых долей грамма концентрированного препарата радия, еще три года спустя она имела 0,4 г чистого хлорида радия и лишь в 1910 г., через 12 лет после начала работы, исполнилась ее мечта: она увидела, наконец, серебристо-белую капельку чистого металла радия массой 0,0085 г. Но эта капелька излучала в 3 млн. раз активнее, чем такая же капелька урана.

 Супруги Кюри отметили действие радия на человеческий организм (как и Анри Беккерель, они получили ожоги, прежде чем поняли опасность обращения с радиоактивными веществами) и высказали предположение, что радий может быть использован для лечения опухолей. Терапевтическое значение радия было признано почти сразу, и цены на радиевые источники резко поднялись. Однако Кюри отказались патентовать экстракционный процесс и использовать результаты своих исследований в любых коммерческих целях. По их мнению, извлечение коммерческих выгод не соответствовало духу науки, идее свободного доступа к знанию. Несмотря на это, финансовое положение супругов Кюри улучшилось, так как Нобелевская премия и другие награды принесли им определенный достаток. В октябре 1904 г. Пьер был назначен профессором физики в Сорбонне, а месяц спустя Мария стала официально именоваться заведующей его лабораторией. В декабре у них родилась вторая дочь, Ева, которая впоследствии стала концертирующей пианисткой и биографом своей матери.

 Мари черпала силы в признании ее научных достижений, любимой работе, любви и поддержке Пьера. Как она сама признавалась: «Я обрела в браке все, о чем могла мечтать в момент заключения нашего союза, и даже больше того». Но эта идиллия рухнула в 1906 году, когда Пьер погиб под колесами грузовой фуры… После его смерти Мария начала вести дневник: «Пьер, мой Пьер, ты лежишь там, как будто раненый с забинтованной головой, забывшийся сном. Лицо твое кротко, ясно, но, погрузившись в сон, ты уже не можешь пробудиться. Те губы, которые я называла вкусными,  стали бескровны, бледны. Твоих волос не видно, они начинаются там, где рана, а справа, ниже лба, виден осколок кости. О! Как тебе было больно, сколько лилось из тебя крови, твоя одежда вся залита кровью. Какой страшный удар обрушился на твою бедную голову, которую я гладила так часто, держа в своих руках. Я целовала твои глаза, а ты закрывал веки, чтобы я могла их целовать, и привычным движением поворачивал ко мне голову»... Лишившись ближайшего друга и товарища по работе, Мари ушла в себя. Однако она нашла в себе силы продолжать работу. В мае, после того как Мари отказалась от пенсии, назначенной министерством общественного образования, факультетский совет Сорбонны назначил ее на кафедру физики, которую прежде возглавлял ее муж. Когда через шесть месяцев Кюри прочитала свою первую лекцию, она стала первой женщиной – преподавателем Сорбонны.

 В конце 1910 г. по настоянию многих ученых кандидатура Кюри была выдвинута на выборах в одно из наиболее престижных научных обществ – Французскую академию наук. Пьер Кюри был избран в нее лишь за год до своей смерти. За всю историю Французской академии наук ни одна женщина не была ее членом, поэтому выдвижение кандидатуры Кюри привело к жестокой схватке между сторонниками и противниками этого шага. После нескольких месяцев оскорбительной полемики в январе 1911 г. кандидатура Кюри была отвергнута на выборах большинством в один голос.

Незадолго до начала первой мировой войны Парижский университет и Пастеровский институт учредили Радиевый институт для исследований радиоактивности. Кюри была назначена директором отделения фундаментальных исследований и медицинского применения радиоактивности. Во время войны она обучала военных медиков применению радиологии, например, обнаружению с помощью рентгеновских лучей шрапнели в теле раненого. В прифронтовой зоне Кюри помогала создавать радиологические установки, снабжать пункты первой помощи переносными рентгеновскими аппаратами. Накопленный опыт она обобщила в монографии «Радиология и война» в 1920 г.

 После войны Кюри возвратилась в Радиевый институт. В последние годы своей жизни она руководила работами студентов и активно способствовала применению радиологии в медицине. Она написала биографию Пьера Кюри, которая была опубликована в 1923 г. Периодически Кюри совершала поездки в Польшу, которая в конце войны обрела независимость. Там она консультировала польских исследователей. В 1921 г. вместе с дочерьми Кюри посетила Соединенные Штаты, чтобы принять в дар 1 грамм радия для продолжения опытов. Во время своего второго визита в США (1929) она получила пожертвование, на которое приобрела еще грамм радия для терапевтического использования в одном из варшавских госпиталей. Но вследствие многолетней работы с радием ее здоровье стало заметно ухудшаться.

 Мария Кюри скончалась 4 июля 1934 г. от лейкемии в небольшой больнице местечка Санселлемоз во французских Альпах. Заключенное в свинцовый гроб тело Марии Склодовской-Кюри до сих пор излучает радиоактивность с интенсивностью 360 беккерель/М3 при норме около 13 бк/М3... Ее похоронили вместе с мужем… (кадр)

 Величайшим достоинством Кюри как ученого было ее несгибаемое упорство в преодолении трудностей: поставив перед собой проблему, она не успокаивалась до тех пор, пока ей не удавалось найти решение. Тихая, скромная женщина, которой досаждала ее слава, Кюри сохраняла непоколебимую верность идеалам, в которые она верила, и людям, о которых она заботилась. После смерти мужа она оставалась нежной и преданной матерью для двух своих дочерей.

 Помимо двух Нобелевских премий, Кюри была удостоена медали Бертло Французской академии наук (1902), медали Дэви Лондонского королевского общества (1903) и медали Эллиота Крессона Франклиновского института (1909). Она была членом 85 научных обществ всего мира, в том числе Французской медицинской академии, получила 20 почетных степеней. С 1911 г. и до смерти Кюри принимала участие в престижных Сольвеевских конгрессах по физике, в течение 12 лет была сотрудником Международной комиссии по интеллектуальному сотрудничеству Лиги Наций.

Открытия Марии Кюри заставили человека задуматься о том, что ему было неведомо и невидимо. Художник Василий Кандинский написал о радиации: "В моей душе распад атома стал синонимом разложения мира. Толстые стены неожиданно разрушились. Все стало незначительным, непостоянным и прозрачным..."

Соединив в одном горячем увлечении любовь к науке и к мужчине, Мари облекла себя на беспримерный подвиг. Нежное чувство Пьера к ней и ее к нему были одной силы, их идеалы были одинаковы.

Научный подвиг Пьера и Марии Кюри был признан во всем мире еще при их жизни. В 1903 г. они совместно с Анри Беккерелем удостоены Нобелевской премии по физике. В 1911 г., уже после смерти Пьера Кюри, Шведская академия наук присуждает Марии Кюри вторую Нобелевскую премию (по химии). Мария заняла профессорскую кафедру в Париже и стала первой женщиной - профессором. Она была первым лауреатом двух Нобелевских премий.

 В честь супругов Кюри был назван искусственно полученный химический элемент с порядковым номером 96 - кюрий Cm.

 Еще до того, как супруги Кюри завершили свои исследования, их работы побудили других физиков также заняться изучением радиоактивности.

4. Просмотреть видеоматериалы по ссылке:

https://www.youtube.com/watch?v=Tk4-TIi6YUk&feature=emb_logo

5. Записать в тетрадь:

Радиоактивность – это способность нестабильных ядер превращаться в другие ядра, при этом процесс превращения сопровождается испусканием различных частиц.

Естественная радиоактивность – самопроизвольный распад нестабильных ядер.

Виды радиоактивного излучения - альфа-, бета-, гамма- лучи.

Альфа – лучи это поток положительных частиц, масса и заряд которых совпадает с массой и зарядом ядра атома гелия.

Бета – лучи это поток электронов.

Гамма – лучи это электромагнитные волны высокой частоты, распространяющиеся со скоростью 300000 км/с.

6. Проработать материал презентации к уроку.

7. Записать в тетрадь:

8. Разобрать решение задач и переписать в рабочую тетрадь:

Домашнее задание:

1) Изучить подробно материалы урока

2) Просмотреть видео https://www.youtube.com/watch?v=aDXnCnUwDNo&feature=emb_logo

3) Выполнить задания 1, 3, 4, 6, 7, 9, 11, 12, расположенные на электронной страничке https://resh.edu.ru/subject/lesson/3889/train/290397/

Уважаемые ребята!

1) Фото или сканкопию аудиторной работы и скриншот выполненных заданий отправлять для проверки в личные сообщения преподавателю на страницу ВКонтакте: https://vk.com/id403066777

Срок до 05.06.2020