Відкриття радіоактивних перетворень. Ідея атомної енергії

Тип уроку– урок вивчення нового матеріалу

Форма вивчення нового матеріалу– лекція вчителя з активним залученням учнів.

Методи уроку– словесні, наочні, практичні

Цілі уроку:

• (дидактичні чи освітні) забезпечити під час уроку засвоєння понять “радіоактивність”, альфа-, бета-, гамма випромінювань. Під час підготовки до підсумкової атестації повторити поняття: електричний струм, сила струму, напруга, опір, закон Ома на ділянці ланцюга. Продовжувати вдосконалювати навички збирання електричних кіл. Продовжити формування загальнонавчальних умінь: планування оповідання, роботи з додатковою літературою
• (виховні завдання ставляться роком) продовжувати формувати в учнів науковий світогляд.
• (Розвиваючі завдання ставляться на рік) розвивати навички культури мови, з метою розвитку пізнавального інтересу на уроці, що навчаються до предмета, плануються цікаві історичні довідки.

Демонстрації.Портрети вчених: Демокріта, А. Беккереля, Е. Резерфорда, М. Склодовської – Кюрі, П. Кюрі.

Таблиця“Досвід вивчення радіоактивності”

Хід уроку

I. Організаційний момент. (Привітання, перевірка готовності учнів до уроку)

ІІ. Вступне слово вчителя.(1 – 3 хвилини)

Сьогодні на уроці продовжуємо повторювати раніше вивчений матеріал і готуємось до підсумкової атестації. Сьогодні ми повторюємо такі поняття, як

• Електричний струм.
• Сила електричного струму.
• Електрична напруга.
• Електричний опір.
• Закон Ома для ділянки ланцюга.

і вдосконалюємо навички складання найпростіших електричних кіл.

ІІІ. Повторення, підготовка до підсумкової атестації. (8-10 хвилин)

Вчитель дає індивідуальні завдання для слабких учнів як карток і виконання завдання їм дозволяється користуватися підручниками

Учні, які обрали фізику на підсумкову атестацію, отримують практичні завдання зі збирання електричних кіл.

Розв'язання експериментальної задачі. Зібрати електричний ланцюг із джерела струму, резистора, ключа, амперметра, вольтметра. За показаннями приладів визначити опір резистора.

Інші учні беруть участь у фронтальному опитуванні

• Що таке електричний струм?
• Які заряджені частки ви знаєте?
• Що потрібно створити у провіднику, щоб у ньому виник і існував електричний струм?
• Перелічіть джерела електричного струму.
• Перелічіть дії електричного струму.
• Якою величиною визначається сила струму в електричному ланцюзі?
• Як називається одиниця сили струму?
• Як називається прилад для вимірювання сили струму і як включають його в ланцюг?
• Що характеризує напругу і що приймають за одиницю напруги?
• Як називається прилад для вимірювання напруги, яку напругу використовують у міському освітлювальному ланцюзі?
• Що є причиною електричного опору, і що беруть за одиницю опору провідника?
• Сформулюйте закон Ома для ділянки ланцюга та запишіть його формулу.

Поставити оцінки учням за повторення вивченого матеріалу.

IV. Записати домашнє завдання:параграф 55, відповісти на запитання стор. Повторити 8 кл. гл 4 "Електромагнітні явища"

V. Вивчення нового матеріалу.

Сьогодні ми починаємо вивчати четвертий розділ нашого підручника, він називається “Будова атома та атомного ядра. Використання енергії атомних ядер”.

Тема нашого уроку “Радіоактивність як свідчення складної будови атомів” (запис у зошиті дати та теми уроку).

Припущення про те, що всі тіла складаються з найдрібніших частинок, було висловлено давньогрецьким філософом Демокрітом ще 2500 років тому. Частинки були названі атомами, що означає неподільні. Такою назвою Демокріт хотів наголосити, що атом – це найдрібніша, найпростіша, яка не має складових частин і тому неподільна частка.

Інформаційна довідка (повідомлення роблять учні).

Демокріт - роки життя 460-370 до н. Давньогрецький вчений, філософ – матеріаліст, головний представник давньої атомістики. Вважав, що у Всесвіті існує безліч світів, які виникають, розвиваються і гинуть.

Але приблизно з середини XIX століття стали з'являтися експериментальні факти, які ставили під сумнів уявлення про неподільність атомів. Результати цих експериментів наводили на думку, що атоми мають складну структуру, і що до їх складу входять електрично заряджені частинки.

Найбільш яскравим свідченням складної будови атомів стало відкриття явища радіоактивності, зроблене французьким фізиком Анрі Беккерелем у 1896р.

Інформаційна довідка

Беккерель Антуан Анрі французький фізик народився 15 грудня 1852 р. Закінчив політехнічну школу Парижі. Основні роботи присвячені радіоактивності та оптиці. У 1896 р. відкрив явище радіоактивності. У 1901 р. виявив фізіологічну дію радіоактивного випромінювання. У 1903 Беккерель удостоєний Нобелівської премії за відкриття природної радіоактивності урану. Помер 25 серпня 1908 р.

Відкриття радіоактивності відбулося завдяки щасливому випадку. Беккерель довгий час досліджував свічення речовин, попередньо опромінених сонячним світлом. До таких речовин належать солі урану, з якими експериментував Беккерель. І ось у нього постало питання: чи не з'являються після опромінення солей урану поряд з видимим світлом і рентгенівські промені? Беккерель загорнув фотопластинку в щільний чорний папір, поклав зверху крупинки солі уранової і виставив на яскраве сонячне світло. Після прояву фотопластинка почорніла тих ділянках, де лежала сіль. Отже, уран створював якесь випромінювання, яке пронизує непрозорі тіла і діє на фотопластинку. Беккерель думав, що це випромінювання виникає під впливом сонячних променів. Але одного разу, у лютому 1896 р. провести йому черговий досвід не вдалося через хмарну погоду. Беккерель прибрав платівку в шухляду столу, поклавши на неї зверху мідний хрест, вкритий сіллю урану. Виявивши про всяк випадок платівку через два дні, він виявив на ній почорніння у формі виразної тіні хреста. Це означало, що солі урану спонтанно, без будь-яких зовнішніх впливів створюють якесь випромінювання. Почалися інтенсивні дослідження. Незабаром Беккерель встановив важливий факт: інтенсивність випромінювання визначається лише кількістю урану в препараті, і не залежить від того, до яких сполук він входить. Отже, випромінювання притаманне не сполук, а хімічний елемент урану, його атомів.

Природно вчені спробували виявити, чи не мають здатність до мимовільного випромінювання інші хімічні елементи. У цю роботу зробила великий внесок Марія Склодовська-Кюрі.

Інформаційна довідка

Марія Склодовська-Кюрі – польський та французький фізик та хімік, один із основоположників вчення про радіоактивність народилася 7 листопада 1867 року у Варшаві. Вона перша жінка – професор Паризького університету. За дослідження явища радіоактивності в 1903 р. спільно з А. Беккерелем отримала Нобелівську премію з фізики, а в 1911 р. за отримання радію в металевому стані – Нобелівську премію з хімії. Померла від лейкемії 4 липня 1934 року.

У 1898 р. М. Склодовська-Кюрі та ін. вчені виявили випромінювання торію. Надалі головні зусилля у пошуках нових елементів були зроблені М. Склодовською-Кюрі та її чоловіком П. Кюрі. Систематичне дослідження руд, що містять уран та торій, дозволило їм виділити новий невідомий раніше хімічний елемент – полоній № 84, названий так на честь батьківщини М. Склодовської-Кюрі – Польщі. Було відкрито ще один елемент, дає інтенсивне випромінювання – радій № 88, тобто. променистий. Саме явище довільного випромінювання було названо подружжям Кюрі радіоактивністю.

Записати в зошиті “радіоактивність” – (лат) radio – випромінюю, aсtivus – дієвий.

Згодом було встановлено, що всі хімічні елементи з порядковим номером понад 83 є радіоактивними.

В 1899 під керівництвом англійського вченого Е. Резерфорда, був проведений досвід, що дозволив виявити складний склад радіоактивного випромінювання.

Інформаційна довідка

Ернест Резерфорд англійський фізик, народився 30 серпня 1871 р. у Новій Зеландії. Його дослідження присвячені радіоактивності, атомній та ядерній фізиці. Своїми фундаментальними відкриттями у цих областях Резерфорд заклав основи сучасного вчення про радіоактивність та теорію будови атома. Помер 19 жовтня 1937 р.

Через війну досвіду, проведеного під керівництвом англійського фізика Ернеста Резерфорда, виявили, що радіоактивне випромінювання радію неоднорідно, тобто. воно має складний склад. Розглянемо як проводився цей досвід.

На малюнку 1 зображено товстостінну свинцеву посудину з крупицею радію на дні. Пучок радіоактивного випромінювання радію виходить крізь вузький отвір і потрапляє на фотопластинку (випромінювання радію направлено на всі боки, але крізь товстий шар свинцю воно пройти не може). Після прояву фотопластинки на ній виявлялася одна (рис. 1) темна пляма – саме там, куди потрапляв пучок.

Потім досвід змінювали (рис.2) , створили сильне магнітне поле, що діяло на пучок. У цьому випадку на виявленій платівці виникало три плями: одна, центральна, була на тому ж місці, що й раніше, а дві інші – по різні боки від центральної. Якщо два потоки відхилилися в магнітному полі від колишнього напрямку, отже, вони є потоками заряджених частинок. Відхилення у різні боки свідчило про різні знаки електричних зарядів частинок. В одному потоці були тільки позитивно заряджені частинки, в іншому - негативно заряджені. А центральний потік був випромінювання, що не має електричного заряду.

Позитивно заряджені частинки назвали альфа-частинками, негативно заряджені – бета-частинками, а нейтральні – гамма (рис. 2) квантами. Через деякий час в результаті дослідження деяких фізичних характеристик і властивостей цих частинок (електричного заряду, маси, проникаючої здатності) вдалося встановити, що гамма - кванти або промені - це короткохвильове електромагнітне випромінювання, швидкість поширення електромагнітного випромінювання така сама, як і у всіх електромагнітних хвиль - 300000 км/с. Гамма – промені проникають у повітря на сотні метрів.

Бета - частки є потік швидких електронів, що летять зі швидкостями близькими до швидкості світла. Вони проникають у повітря до 20 м-коду.

Альфа частинки – це потоки ядер атомів гелію. Швидкість цих частинок

20000 км/с, що перевищує швидкість сучасного літака (1000 км/год) у 72000 разів. Альфа - промені проникають у повітря до 10 см.

Отже, явище радіоактивності, тобто. мимовільного випромінювання речовиною? -,? - І? – частинок, поряд з іншими експериментальними фактами, стало підставою для припущення про те, що атоми речовини мають складний склад.

V. Закріплення знань.

VII. Підбиття підсумку уроку.

Відкриття радіоактивності - сторінка №1/1

Фізика 9 клас.

Тема:

"Відкриття радіоактивності"

Вчителька фізики

МБОУ ЗОШ №18

Абдуллаєва Зухра Алібеківна

Махачкала 2013 р.

Урок фізики на тему "Відкриття радіоактивності"

Вчитель – Абдуллаєва Зухра Алібеківна

Цілі уроку:

• 
  забезпечити під час уроку засвоєння понять " радіоактивність " , альфа-, бета-, гамма - випромінювання.
• 
  продовжити формування в учнів наукового світогляду.
• 
  розвивати навички культури мови, творчу активність, творчі здібності учнів.

• 
  Комп'ютер, проектор, інтерактивні ради.
• 
  Комп'ютерна презентація "Відкриття радіоактивності"
• 
  Робочий зошит учня

I. Організаційний момент(Привітання, перевірка готовності учнів до уроку)

Вивчення нового матеріалу.(Додаток 1. Комп'ютерна презентація "Відкриття радіоактивності")

Сьогодні ми починаємо вивчати четвертий розділ нашого підручника, він називається "Будова атома і атомного ядра. Використання енергії атомних ядер". Тема нашого уроку "Відкриття радіоактивності" (запис у зошиті дати та теми уроку).

Припущення про те, що всі тіла складаються з найдрібніших частинок, було висловлено давньогрецьким філософом Демокрітом ще 2500 років тому. Частинки були названі атомами, що означає неподільні. Такою назвою Демокріт хотів наголосити, що атом - це найдрібніша, найпростіша, яка не має складових частин і тому неподільна частка. (Слайд 3) Але з середини ХІХ століття почали з'являтися експериментальні факти, які ставили під сумнів уявлення про неподільність атомів. Результати цих експериментів наводили на думку, що атоми мають складну структуру, і що до їх складу входять електрично заряджені частинки.

Найбільш яскравим свідченням складної будови атомів стало відкриття явища радіоактивності, зроблене французьким фізиком Анрі Беккерелем у 1896р. Відкриття радіоактивності було безпосередньо з відкриттям Рентгена. Більше того, деякий час думали, що це той самий вид випромінювання.

Промені Рентгена.У грудні 1895 р. Вільгельм Конрад Рентген (Слайд) повідомив про відкриття нового виду променів, які він назвав Х-променями. Досі в більшості країн вони так і називаються, але в Німеччині та Росії прийнято пропозицію німецького біолога Рудольфа Альберта фон Келлікера (1817–1905) називати рентгенівськими променями. Ці промені виникають, коли електрони (катодні промені), що швидко летять у вакуумі, стикаються з перешкодою. (Слайд) Було відомо, що при попаданні катодних променів на скло воно випромінює видиме світло – зелену люмінесценцію. Рентген виявив, що одночасно від зеленої плями на склі виходять якісь інші невидимі промені. Це сталося випадково: то в темній кімнаті світився екран, покритий тетраціаноплатинатом барію Ba (раніше його називали платиносинеродистим барієм). Ця речовина дає яскраву жовто-зелену люмінесценцію під дією ультрафіолетових, а також катодних променів. Але катодні промені на екран не потрапляли, і більше того, коли пристрій був закритий чорним папером, екран продовжував світитися. Незабаром Рентген виявив, що випромінювання проходить через багато непрозорих речовин, викликає почорніння фотопластинки, загорнутої в чорний папір або навіть поміщеної в металевий футляр. Промені проходили через дуже товсту книгу, через ялинову дошку завтовшки 3 см, через алюмінієву пластину завтовшки 1,5 см... Рентген зрозумів можливості свого відкриття: “Якщо тримати руку між розрядною трубкою та екраном, – писав він, – то видно темні тіні кісток на тлі світліших обрисів руки”. Це було перше історія рентгеноскопічне дослідження.

Відкриття Рентгена миттєво облетіло весь світ і вразило не лише фахівців. Напередодні 1896 року в книгарні одного німецького міста було виставлено фотографію кисті руки. На ній були видні кістки живої людини, а на одному з пальців – обручка. Це була знята в рентгенівському промені фотографія пензля дружини Рентгена.

Промені Беккерелі.Відкриття Рентгена незабаром призвело до не менш визначного відкриття. Його зробив у 1896 році французький фізик Антуан Анрі Беккерель. (Слайд) Він був 20 січня 1896 року на засіданні Академії, на якому фізик і філософ Анрі Пуанкаре розповів про відкриття Рентгена і продемонстрував зроблені вже у Франції рентгенівські знімки руки людини. Пуанкаре не обмежився розповіддю про нові промені. Він висловив припущення, що ці промені пов'язані з люмінесценцією і, можливо, завжди виникають одночасно з цим видом світіння, тож, ймовірно, можна обійтися без катодних променів. Світіння речовин під дією ультрафіолету було знайоме Беккерелю: ним займалися його батько Олександр Едмонд Беккерель (1820–1891), і дід Антуан Сезар Беккерель (1788–1878) – обидві фізики; Фізиком став і син Антуана Анрі Беккереля - Жак, який "у спадок" прийняв кафедру фізики при паризькому Музеї природної історії, цю кафедру очолювали 110 років, з 1838 по 1948.

Беккерель вирішив перевірити, чи пов'язані промені Рентгена з флуоресценцією. Яскравою жовто-зеленою флуоресценцією мають деякі солі урану, наприклад, уранілнітрат UO2(NO3)2. Такі речовини були у лабораторії Беккереля, де він працював. З препаратами урану працював ще його батько, який показав, що після припинення дії сонячного світла їхнє свічення зникає дуже швидко – менш як за соту частку секунди. Однак ніхто не перевіряв, чи супроводжується це свічення випромінюванням якихось інших променів, здатних проходити крізь непрозорі матеріали, як це було у Рентгена. Саме це після доповіді Пуанкаре вирішив перевірити Беккереля.

(Слайд) Відкриття радіоактивності – явища, що доводить складний склад атомного ядра, відбулося завдяки щасливому випадку. Беккерель загорнув фотопластинку в щільний чорний папір, поклав зверху крупинки солі уранової і виставив на яскраве сонячне світло. Після прояву платівка почорніла тих ділянках, де лежала сіль. Отже, уран створював якесь випромінювання, яке, подібно до рентгенівського, пронизує непрозорі тіла і діє на фотопластинку. Беккерель думав, що це випромінювання виникає під впливом сонячних променів.

Але одного разу, у лютому 1896 р. провести черговий досвід йому не вдалося через хмарну погоду. Беккерель прибрав платівку в шухляду столу, поклавши на неї зверху мідний хрест, вкритий сіллю урану. Виявивши про всяк випадок платівку через два дні, він виявив на ній почорніння у формі виразної тіні хреста. Це означало, що солі урану спонтанно, без впливу зовнішніх факторів створюють якесь випромінювання.

Незабаром Беккерель встановив важливий факт: інтенсивність випромінювання визначається лише кількістю урану в препараті, і не залежить від того, до яких сполук він входить. Отже, випромінювання притаманне не сполукам, а хімічному елементу урану, його атомам.

Природно вчені спробували виявити, чи не мають здатність до мимовільного випромінювання інші хімічні елементи. У цю роботу зробила великий внесок Марія Склодовська-Кюрі.

Марія Склодовська-Кюрі та П'єр Кюрі.
Відкриття радію та полонію.

(Слайд) У 1898 році інші французькі вчені Марія Склодовська-Кюрі та П'єр
Кюрі, довели радіоактивність торію, виділили з уранового мінералу дві нові речовини, радіоактивних значно більшою мірою, ніж уран і торій. Так було відкрито два невідомі раніше радіоактивні елементи - полоній і радій. Це була виснажлива праця, протягом довгих чотирьох років подружжя майже не виходило зі свого сирого і холодного сараю. (Слайд) Полоній (Po-84) було названо на честь батьківщини Марії – Польщі. Радій (Ra-88) – променистий термін радіоактивність запропонований був Марією Склодовською. Радіоактивними є елементи з порядковими номерами понад 83, тобто. розташованими в таблиці Менделєєва після вісмуту. За 10 років співпраці вони зробили дуже багато для вивчення явища радіоактивності. Це була беззавітна праця в ім'я науки – у погано обладнаній лабораторії та за відсутності необхідних засобів. Препарат радію дослідники отримали у 1902 році в кількості 0,1 гр. Для цього їм знадобилося 45 місяців напруженого туди та понад 10000 хімічних операцій звільнення та кристалізації. (Слайд)

Недарма Маяковський порівнював поезію зі здобиччю радію:

Беккерель та подружжя Кюрі створили першу наукову школу вивчення радіоактивності. У її стінах було зроблено чимало визначних відкриттів. Доля виявилася неприхильною до засновників школи. П'єр Кюрі трагічно загинув 17 квітня 1906, Анрі Беккерель передчасно помер 25 серпня 1908 (Слайд)

Марія Склодовська-Кюрі продовжила дослідження. Вона одержала підтримку з боку держави. У Сорбонні була створена спеціально для неї лабораторія радіоактивності. (Слайд)

У 1914 р. закінчилося будівництво Інституту радію, і вона стала його директором. До останніх днів своїх вона слідувала девізу П'єра: "Хоч би що трапилося, треба працювати".

Марія мала завершити радієву "епопею": отримати металевий радій. Їй допомагав її багаторічний співробітник Андре Деб'єрн (до речі, саме він відкрив новий радіоактивний елемент – актіній).

У березневому номері "Доповідей Паризької академії наук" за 1910 р. з'явилася їхня коротка стаття, в якій повідомлялося про виділення близько 0,1 г металу. Пізніше цю подію включили до семи найбільш видатних наукових досягнень першої чверті ХХ ст.

У 1911 р. Марія Кюрі здобула свою другу Нобелівську премію – з хімії.

Властивість елементів безперервно і без будь-яких зовнішніх впливів випускати невидиме випромінювання яке здатне проникати крізь непрозорі екрани і надавати фотографічну та іонізуючу дію отримало назву радіоактивності, а саме випромінювання – радіоактивним випромінюванням.

(слайд)
Властивості радіоактивного випромінювання (Слайд)

• 
  Іонізують повітря;
• 
  Діють на фотопластинку;
• 
  Викликають свічення деяких речовин;
• 
  Проникають через тонкі металеві пластинки;
• 
  Інтенсивність випромінювання пропорційна концентрації речовини;
• 
  Інтенсивність випромінювання залежить від зовнішніх чинників (тиск, температура, освітленість, електричні розряди).

В 1899 під керівництвом англійського вченого Е. Резерфорда, (Слайд) був проведений досвід, що дозволив виявити складний склад радіоактивного випромінювання. Через війну досвіду, проведеного під керівництвом англійського фізика Ернеста Резерфорда, виявили, що радіоактивне випромінювання радію неоднорідно, тобто. воно має складний склад. Розглянемо як проводився цей досвід.

На слайді зображено товстостінну свинцеву посудину з крихтою радію на дні. Пучок радіоактивного випромінювання радію виходить крізь вузький отвір і потрапляє на фотопластинку (випромінювання радію направлено на всі боки, але крізь товстий шар свинцю воно пройти не може). Після прояву фотопластинки на ній виявлялася одна темна пляма - саме в тому місці, куди потрапляв пучок (Слайд)

Потім досвід змінювали (Слайд) створили сильне магнітне поле, що діяло на пучок. У цьому випадку на виявленій платівці виникало три плями: одна, центральна, була на тому ж місці, що й раніше, а дві інші - по різні боки від центральної. Якщо два потоки відхилилися в магнітному полі від колишнього напрямку, отже, вони є потоками заряджених частинок. Відхилення у різні боки свідчило про різні знаки електричних зарядів частинок. В одному потоці були тільки позитивно заряджені частинки, в іншому - негативно заряджені. А центральний потік був випромінювання, що не має електричного заряду.

Позитивно заряджені частинки назвали альфа-частинками, негативно заряджені – бета-частинками, а нейтральні – гамма квантами.

Проникаюча здатність різних видів випромінювань

Ці три види випромінювання дуже сильно розрізняються за проникаючою здатністю, тобто за тим, наскільки інтенсивно вони поглинаються різними речовинами. Найменшою проникаючою здатністю мають промені. (Слайд) Шар паперу товщиною близько 0,1 мм для них непрозорий. Якщо прикрити отвір у свинцевій пластинці листочком паперу, то на фотопластинці не виявиться плями, що відповідає випромінюванню.

Набагато менше поглинаються при проходженні через речовину промені. (Слайд) Алюмінієва платівка повністю їх затримує лише при товщині кількох міліметрів. Найбільшу проникаючу здатність мають .-промені.

(Слайд) Інтенсивність поглинання променів посилюється зі збільшенням атомного номера речовини-поглинача. Але і шар свинцю товщиною в 1 см не є для них непереборною перешкодою. При проходженні променів через такий шар свинцю їх інтенсивність слабшає лише вдвічі. Відео

Фізична природа -, - і -променів, очевидно, різна.

Фізична природа різних видів випромінювання(Слайд)

Гамма-промені.За своїми властивостями -промені дуже сильно нагадують рентгенівські, але їх проникаюча здатність набагато більше, ніж в рентгенівських променів. Це наводило на думку, що промені є електромагнітними хвилями. Всі сумніви в цьому відпали після того, як була виявлена ​​дифракція променів на кристалах і виміряна їх довжина хвилі. Вона виявилася дуже малою - від 10-8 до 10-11 см.

На шкалі електромагнітних хвиль промені безпосередньо йдуть за рентгенівськими. Швидкість поширення у променів така ж, як у всіх електромагнітних хвиль, - близько 300 000 км/с.

Бета-промені.З початку - і -промені розглядалися як потоки заряджених частинок. Найпростіше було експериментувати з променями, оскільки вони сильніше відхиляються як в магнітному, так і в електричному полі.

Основне завдання експериментаторів полягала у визначенні заряду та маси частинок. При дослідженні відхилення -частинок в електричних і магнітних полях було встановлено, що вони є не що інше, як електрони, що рухаються зі швидкостями, дуже близькими до швидкості світла. Істотно, що швидкості частинок, випущених яким-небудь радіоактивним елементом, неоднакові. Зустрічаються частинки з різними швидкостями. Це призводить до розширення пучка -частинок у магнітному полі (див. рис. 13.6).

Альфа-частинки.Важче було з'ясувати природу частинок, оскільки вони слабше відхиляються магнітним і електричним полями. Остаточно це завдання вдалося вирішити Резерфорду. Він виміряв відношення заряду частинки q до її маси m за відхиленням в магнітному полі. Воно виявилося приблизно в 2 рази менше, ніж у протона – ядра атома водню. Заряд протона дорівнює елементарному, яке маса дуже близька до атомної одиниці маси 1 . Отже, у -частинки однією елементарний заряд припадає маса, рівна двом атомним одиницям маси.

Але заряд-частки та її маса залишалися, проте, невідомими. Слід було виміряти або заряд, або масу частинки. З появою лічильника Гейгера стало можливим простіше та точніше виміряти заряд. Крізь дуже тонке віконце - частки можуть проникати всередину лічильника та реєструватися ним.

Резерфорд помістив на шляху частинок лічильник Гейгера, який вимірював число частинок, що випускалися радіоактивним препаратом за певний час. Потім він поставив на місце лічильника металевий циліндр, з'єднаний з чутливим електрометром (рис. 13.7). Електрометром Резерфорд вимірював заряд - частинок, випущених джерелом усередину циліндра за такий самий час (радіоактивність багатьох речовин майже не змінюється з часом). Знаючи сумарний заряд частинок та їх число, Резерфод визначив відношення цих величин, тобто заряд однієї частинки. Цей заряд виявився рівним двом елементарним.

Таким чином, він встановив, що у -частинки на кожен із двох елементарних зарядів припадає дві атомні одиниці маси. Отже, на два елементарні заряди припадає чотири атомні одиниці маси. Такий самий заряд і таку ж відносну атомну масу має ядро ​​гелію. З цього випливає, що часник - це ядро ​​атома гелію.

Не задовольняючись досягнутим результатом, Резерфорд потім ще прямими дослідами довів, що при радіоактивному розпаді утворюється саме гелій. Збираючи -частинки всередині спеціального резервуару протягом кількох днів, він за допомогою спектрального аналізу переконався в тому, що в посудині накопичується гелій (кожна -частка захоплювала два електрони і перетворювалася на атом гелію).

Отже, явище радіоактивності, тобто. мимовільного випромінювання речовиною -, - і - частинок, поряд з іншими експериментальними фактами, стало підставою для припущення про те, що атоми речовини мають складний склад.

Закріплення знань.

1.Первинне закріплення.

1. У чому полягає відкриття, зроблене Беккерелем 1896г?

2. Хто з вчених займався дослідженням цих променів?

3. Як і ким було названо явище мимовільного випромінювання деякими атомами?

4. У ході дослідження явища радіоактивності, які невідомі раніше хімічні елементи були відкриті

5. Як було названо частинки, що входять до складу радіоактивного випромінювання?

6. Чому в магнітному полі радіоактивне випромінювання розпалося на три пучки?

7. Яка природа α-частинки? Який її заряд та маса?

8. Що являють собою β-частинки?

9. З якою швидкістю поширюються γ-промені? Які властивості γ-променів ви знаєте?

Самостійна робота. Самостійне виконання завдань у робочих зошитах.

1. Хто вперше спостерігав радіоактивне випромінювання урану? __________________________.

2. Як було названо нові хімічні елементи, здатні до мимовільного випромінювання, виявлені подружжям Кюрі? ____________________________________.

3. Що таке радіоактивність? ________________________________________ .

4. Хто вперше запровадив термін "радіоактивність"? _____________________________ .

5. Що являє собою випромінювання, випромінювання, випромінювання? __________________________________________________________________________ .

7. Який напрямок індукції магнітного поля?

8. Заповніть таблицю

Що ж відбувається із речовиною при радіоактивному розпаді?

Відео

Радіоактивні випромінювання випромінюються атомними ядрами радіоактивних елементів

Випускаючи α- і β-випромінювання, атоми радіоактивного елемента змінюються, перетворюючись на атоми нового елемента

У цьому сенсі випромінювання радіоактивних випромінювань називають радіоактивним розпадом

Отже, запишіть у зошит визначення: Явище мимовільного перетворення нестійких ядер атомів на ядра інших атомів з випромінюванням частинок і випромінюванням енергії називається природною радіоактивністю.
radio - випромінюю, aсtivus - ефективний.

Правила усунення -
це правила, що вказують усунення елемента в періодичній системі, викликане розпадом.
Перетворення ядер підпорядковується правилу усунення, сформульованому вперше англійським ученим Ф. Содді.
Повідомлення учнів про Ф. Содді (портрет).
Фредерік Содді (2.09.1877 – 22.09. 1956) – англійський фізик, один із піонерів радіоактивності, член Лондонського королівського товариства.
Разом із Резерфордом розробив у 1902-1903 р. теорію радіоактивного розпаду та сформулював закон радіоактивних перетворень. У 1903 р. довів наявність гелію у продуктах випромінювання радію. Незалежно від інших у 1918 р. відкрив протактіній. Сформулював α – правило. У 1913 р. встановив правило усунення при радіоактивному розпаді.

ВчительПри радіоактивному розпаді виконуються закони збереження маси та заряду
Вчитель. α – розпад:Ядро втрачає позитивний заряд 2? і маса його зменшується на 4 а.е.м. Елемент зміщується на 2 клітинки на початок

A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 He

β – розпад:із ядра вилітає електрон, заряд збільшується на одиницю, а маса залишається майже незмінною. Елемент зміщується на 1 клітинку до кінцяперіодичної системи. (Слайд)

A Z X → A Z+1 Y +

• 
  При випромінюванні ядрами атомів нейтральних γ-квантівядерних перетворень немає. Випущений γ-квант забирає надмірну енергію збудженого ядра; числа протонів та нейтронів у ньому залишаються незмінними.

Вирішення задач.

Вчитель біля дошки розбирає розв'язання задач на правило зміщення:

1. Що називається радіоактивністю?

2. Які відомі вам закони збереження виконуються під час радіоактивних перетворень?
Самостійна робота (індивідуально, за картками (диференціальний підхід до учнів)).

Повідомлення учня
Біологічна дія радіоактивного випромінювання

Якось Беккерель, збираючись на одну з лекцій, виявив, що не має уранової солі. Зайшовши до лабораторії Кюрі, взяв пробірку з урановою сіллю і поклав її до кишені костюма. Після лекції знову поклав у кишеню і проходив до повернення додому. Наступного дня він виявив у тому місці, де лежала пробірка почервоніння шкіри. Беккерель показав подружжю Кюрі, припустивши про дію урану на шкіру.

Ось що пише М.П.Шаскольская: «У ті далекі роки, на зорі атомного століття, першовідкривачі радію не знали про дію випромінювання. Радіоактивний пил носився в їх лабораторії. Самі експериментатори спокійно брали руками препарати, тримали в кишені, не знаючи про смертельну небезпеку. До лічильника Гейгера піднесено листок із блокнота П'єра Кюрі (через 55 років після того, як у блокноті велися записи!), і рівний гул змінюється шумом, чи не гуркотом. Листок випромінює, листок ніби дихає радіоактивністю».

Наразі відомо, що радіоактивні випромінювання за певних умов можуть становити небезпеку для здоров'я живих організмів. У чому причина негативного впливу радіації на живі істоти?

Справа в тому, що α-, і β - частки, проходячи через речовину, іонізує його, вибиваючи електрони з молекул та атомів. Іонізація живої тканини порушує життєдіяльність клітин, у тому числі ця тканина складається, що негативно б'є по здоров'я всього організму.

Ступінь і характер негативного впливу радіації залежить від кількох факторів, зокрема від того, яка енергія передана потоком іонізуючих частинок даному тілу і яка маса цього тіла. Чим більше енергії отримує людина від потоку частинок, що діє на нього, і чим менша при цьому маса людини (тобто чим більша енергія припадає на кожну одиницю маси), тим до більш серйозних порушень в її організмі це призведе.

Поглинена доза-енергія іонізуючого випромінювання, поглинена теплом, що опромінюється (тканинами організму), у перерахунку на одиницю маси.

Еквівалентна доза - поглинена доза, помножена на коефіцієнт, що відбиває здатність даного виду випромінювання ушкоджувати тканини організму.

У СІ одиниці поглиненої дози випромінювання є 1 грей (1Гр).

Відомо, що чим більше поглиненої дози випромінювання, тим більша шкода може завдати організму цього випромінювання.

Необхідно враховувати також, що за однаковою поглиненою дозою різні види випромінювань викликають різні за величиною біологічні ефекти.

Наприклад, при одній і тій же поглиненій дозі біологічний ефект від дії - випромінювання буде в 20 разів більше, ніж від - випромінювання, від дії швидких нейтронів ефект може бути в 10 разів більше, ніж від - випромінювання.

Також відрізняється чутливість окремих органів до радіоактивного випромінювання. Тому необхідно враховувати відповідні коефіцієнти чутливості тканин.

0,03 - кісткова тканина

0,03 - щитовидна залоза

0,12 - червоний кістковий мозок

0,12 - легкі

0,15 - молочна залоза

0,25 - яєчники та насінники

0,30 - інші тканини

1,00- організм в цілому

Навіть малі дози радіації не є нешкідливими. Радіація може викликати передусім генні та хромосомні мутації. Встановлено, що ймовірність захворювання на рак зростає прямо пропорційно дозі опромінення.

Серед найпоширеніших ракових захворювань, спричинених опроміненням, виділяється лейкози. За лейкозами «за популярністю» слідують: рак молочної залози, рак щитовидної залози та рак легень. Менш чутливі шлунок, печінка, кишечник та інші органи та тканини.

Вплив радіації на організм може бути різним, але майже завжди він негативний. У малих дозах радіаційне випромінювання може стати каталізатором процесів, які призводять до раку чи генетичним порушенням, а великих дозах призводить до повної чи часткової загибелі організму внаслідок руйнації клітин тканин.

Вчитель:Сьогодні 26 квітня виповнюється 27 років від дня Чорнобильської трагедії. І ми, звичайно, не могли оминути цю страшну дату.

Повідомлення учня про аварію на Чорнобильській АЕС

• 
  Чорнобильська аварія – руйнація 26 квітня 1986 року 4 енергоблоки ЧАЕС, розташованої на території України. Руйнування мало вибуховий характер, реактор був зруйнований, і в навколишнє середовище було викинуто багато радіоактивних речовин.
• 
  Близько 200000 людей було евакуйовано із зон, які зазнали забруднення.
• 
  Випромінювання яким зазнали люди веде до серйозних дефектів, які проявляються у дітей та онуків людини, що зазнала опромінення, або у його віддалених нащадків .

• 
  Підсумок уроку: Домашнє завдання.
• 
  Під час підбиття підсумку уроку 2 учнів перевіряють самостійну роботу.

Питання до класу:

6 червня 1905р. П'єр виступив на засіданні Академії наук. Свою Нобелівську промову він закінчив такими словами:

"Легко, далі, зрозуміти, що в злочинних руках радій може уявити серйозну небезпеку, і постає питання: чи виграє людство від пізнання таємниць природи, чи достатньо воно дозріло, щоб ними користуватися, чи це пізнання звернутися йому на шкоду? Приклад відкриттів Нобеля показовий в цьому відношенні: потужні вибухові речовини дозволили людині виконувати чудові роботи, але вони ж стали жахливим руйнівним засобом у руках великих злочинців, які штовхають народи до війни. із нових відкриттів".

У вікно дивилися двоє:

Один побачив дощ та бруд,

Інший листя зелений в'язь

І небо синє.

У вікно дивились двоє.

За кожним відкриттям стоять люди. Людина багато в чому буває сама винна у своїх бідах і трагедіях.

Чи мав рацію Прометей, який дав людям вогонь?

Світ рвонувся вперед, світ зірвався зі пружин.

З прекрасного лебедя виріс дракон,

Із забороненої пляшки було випущено джин.

Радіоактивність - це природне явище, яке не залежить від того, відкрили його вчені чи ні. Радіоактивними є ґрунт, опади, гірські породи, вода. Ядерна енергія – джерело всього існуючого. Сонце і зірки сяють завдяки ядерним реакціям, які у їхніх надрах. Відкриття цього явища спричинило його використання на користь і на шкоду. Вчені більше, ніж будь-хто усвідомлюють відповідальність, яку вони несуть перед суспільством, втручаючись у справи Природи.

В даний час йде багато суперечок на тему: радіація – це добро чи зло, радіація – наш друг чи ворог? То що це таке?

То що ж таке радіоактивність: подарунок чи прокляття? Ми починали урок із ваших асоціацій зі словом радіоактивність. Який ви уявляєте радіоактивність тепер? Що б ви могли розповісти про радіоактивність, наприклад молодшим школярам.

Творча робота учнів.

У вашій владі, у вашій владі.

Що б усе не розкололося

На безглузді частини.

Людина завжди повинна пам'ятати, що Природа мудра, і, вторгаючись у її таємниці, не можна порушувати її закони. У своїх діях потрібно керуватися правилом: «Не нашкодь!», бути обачним, уважним, прораховувати десятки зв'язків і ходів наперед, а головне - завжди пам'ятати про інших людей, цінність життя, унікальність нашої планети. Радіоактивність аж ніяк не нове явище, новизна лише полягає в тому, як люди намагалися її використовувати

Життя на Землі тендітне і беззахисне перед людиною. Один неправильний крок, і вона перерветься. Перша людина планети, кому пощастило побачити землю з Космосу, Ю. А. Гагарін порівняв колірну гаму фарб Землі з фарбами полотен Миколи Реріха. Але ж він розповів про те, якою крихкою і беззахисною здається з Космосу наша планета…

Альфа-, бета-і гамма-випромінювання.»

Цілі уроку.

Освітні - Розширення уявлень учнів про фізичну картину світу на прикладі явища радіоактивності; вивчити закономірності

Розвиваючі – продовжити формування умінь: теоретичного методу дослідження фізичних процесів; порівнювати, узагальнювати; встановлювати зв'язки між фактами, що вивчаються; висувати гіпотези та обґрунтовувати їх.

Виховують – на прикладі життя та діяльності Марії та П'єра Кюрі показати роль вчених у розвитку науки; показати невипадковість випадкових відкриттів; (думка: відповідальність вченого, першовідкривача за плоди своїх відкриттів),продовжити формування пізнавальних інтересів, колективних навичок, у поєднанні з самостійною роботою.

Дидактичний тип уроку: вивчення та первинне закріплення нових знань.

Форма проведення уроку: традиційна

Необхідне обладнання та матеріали:

Знак радіоактивної небезпеки; портрети вчених, комп'ютер, проектор, презентація, робочий зошит для учнів, періодична таблиця Менделєєва.

Методи:

• 
  інформаційний метод (повідомлення учнів)
• 
  проблемний

"Нічого не треба боятися - треба лише зрозуміти невідоме"

Марія Склодовська-Кюрі.

КОНСПЕКТ УРОКУ
Мотивація учнів

Сконцентрувати увагу учнів на матеріалі, що вивчається, зацікавити їх, показати необхідність і користь вивчення матеріалу. Радіація - це незвичайні промені, які оком не видно і взагалі не можна ніяк відчути, але можуть проникати навіть через стіни і пронизувати людину.

Етапи уроку.

1. 
   Організаційний етап.
2. 
   Етап підготовки до вивчення нової теми, мотивація та актуалізація опорних знань.
3. 
   Етап засвоєння нових знань.
4. 
   Етап закріплення нових знань.
5. 
   Етап підбиття підсумків, інформація про домашнє завдання.
6. 
   Рефлексія.

1. 
   .Організаційний момент

Актуалізація готівкових знань у формі перевірки домашнього завдання і побіжного фронтального опитування учнів.

Показую знак радіоактивної небезпеки та запитую: « Що означає цей знак? У чому небезпека радіоактивного випромінювання?

3.Етап засвоєння нових знань (25 хв)

Радіоактивність з'явилися на землі з часу її утворення, і людина за всю історію розвитку своєї цивілізації перебувала під впливом природних джерел радіації. Земля схильна до радіаційного фону, джерелами якого служать випромінювання Сонця, космічне випромінювання, випромінювання від радіоактивних елементів, що залягають у Землі.

Що таке радіація? Як воно виникає? Які існують види радіації? І як від неї захиститись?

Слово «радіація» походить від латинського radiusі означає промінь. У принципі радіація – це всі види випромінювань, що існують у природі – радіохвилі, видиме світло, ультрафіолет і так далі. Але випромінювання бувають різними, деякі корисні, деякі шкідливі. Ми у звичному житті звикли словом радіація називати шкідливе випромінювання, що виникає внаслідок радіоактивності деяких видів речовини. Розберемо, як на уроках фізики пояснюють явище радіоактивності
Відкриття радіоактивності Анрі Беккерелем.

Можливо, про Антуана Беккереля залишилася б лише пам'ять як про дуже кваліфікованого і сумлінного експериментатора, але не більше, якби не те, що сталося 1 березня в його лабораторії.

Відкриття радіоактивності відбулося завдяки щасливому випадку. Беккерель довгий час досліджував свічення речовин, попередньо опромінених сонячним світлом. Він загорнув фотопластинку в щільний чорний папір, поклав зверху крупинки солі уранової і виставив на яскраве сонячне світло. Після прояву фотопластинка почорніла тих ділянках, де лежала сіль. Беккерель думав, що випромінювання урану виникає під впливом сонячних променів. Але одного разу, у лютому 1896 р. провести йому черговий досвід не вдалося через хмарну погоду. Беккерель прибрав платівку в ящик столу, поклавши на неї зверху мідний хрест, вкритий сіллю урану. Виявивши про всяк випадок платівку через два дні, він виявив на ній почорніння у формі виразної тіні хреста. Це означало, що солі урану спонтанно, без будь-яких зовнішніх впливів створюють якесь випромінювання. Почалися інтенсивні дослідження. Незабаром Беккерель встановив важливий факт: інтенсивність випромінювання визначається лише кількістю урану в препараті, і не залежить від того, до яких сполук він входить. Отже, випромінювання притаманне не сполукам, а хімічному елементу урану. Потім подібна якість була виявлена ​​і у торію.

Беккерель Антуан Анрі французький фізик. Закінчив політехнічну школу у Парижі. Основні роботи присвячені радіоактивності та оптиці. У 1896 р. відкрив явище радіоактивності. У 1901 р. виявив фізіологічну дію радіоактивного випромінювання. У 1903 Беккерель удостоєний Нобелівської премії за відкриття природної радіоактивності урану. (1903, спільно з П. Кюрі та М. Склодовської-Кюрі).

Відкриття радію та полонію.

У 1898 році інші французькі вчені Марія Склодовська-Кюрі та П'єр Кюрі виділили з уранового мінералу дві нові речовини, радіоактивних значно більшою мірою, ніж уран і торій. Так було відкрито два невідомих раніше радіоактивних елементи - полоній і радій. Це була виснажлива праця, протягом довгих чотирьох років подружжя майже не виходило зі свого сирого та холодного сараю. Полоній (Po-84) було названо на честь батьківщини Марії – Польщі. Радій (Ra-88) – променистий термін радіоактивність запропонований був Марією Склодовською. Радіоактивними є елементи з порядковими номерами понад 83, тобто. розташованими в таблиці Менделєєва після вісмуту. За 10 років співпраці вони зробили дуже багато для вивчення явища радіоактивності. Це була беззавітна праця в ім'я науки – у погано обладнаній лабораторії та за відсутності необхідних засобів. Препарат радію дослідники отримали в 1902 році в кількості 0,1 гр. Для цього їм знадобилося 45 місяців напруженого туди та понад 10000 хімічних операцій звільнення та кристалізації.

Недарма Маяковський порівнював поезію зі здобиччю радію:

«Поезія – той самий видобуток радію. У грам видобуток, на рік праці. Зводиш єдиного слова заради тисячі тонн словесної руди.

У 1903 році за відкриття в галузі радіоактивності подружжю Кюрі та А.Беккерелю було присуджено Нобелівську премію з фізики.

РАДІОАКТИВНІСТЬ –

це здатність деяких атомних ядер мимоволі перетворюватися на інші ядра, випускаючи при цьому різні частинки:

всякий мимовільний радіоактивний розпад екзотермічний, тобто відбувається із тепла.

Повідомлення учня

Марія Склодовська-Кюрі – польський та французький фізик та хімік, один із основоположників вчення про радіоактивність народилася 7 листопада 1867 року у Варшаві. Вона перша жінка – професор Паризького університету. За дослідження явища радіоактивності в 1903 р. спільно з А. Беккерелем отримала Нобелівську премію з фізики, а в 1911 р. за отримання радію в металевому стані – Нобелівську премію з хімії. Померла від лейкемії 4 липня 1934 року. Ув'язнене в свинцеву труну тіло Марії Склодовської-Кюрі досі випромінює радіоактивність з інтенсивністю 360 беккерель/М3 за норми близько 13 бк/М3... Її поховали разом із чоловіком.

Повідомлення учня

- П'єр Кюрі - французький фізик, один із творців вчення про радіоактивність. Відкрив (1880) та дослідив п'єзоелектрику. Дослідження щодо симетрії кристалів (принцип Кюрі), магнетизму (закон Кюрі, точка Кюрі). Спільно з дружиною М. Склодовської-Кюрі відкрив (1898) полоній та радій, досліджував радіоактивне випромінювання. Запровадив термін «радіоактивність». Нобелівська премія (1903, спільно зі Склодовською-Кюрі та А. А. Беккерелем).

Складний склад радіоактивного випромінювання

В 1899 під керівництвом англійського вченого Е. Резерфорда, був проведений досвід, що дозволив виявити складний склад радіоактивного випромінювання.

В результаті досвіду, проведеного під керівництвом англійської фізики , виявили, що радіоактивне випромінювання радію неоднорідно , тобто. воно має складний склад.

Резерфорд Ернст (1871-1937), англійський фізик, один із творців вчення про радіоактивність та будову атома, засновник наукової школи, іноземний член-кореспондент РАН (1922) та почесний член АН СРСР (1925). Директор Кавендіської лабораторії (з 1919). Відкрив (1899) альфа- і бета-промені і встановив їхню природу. Створив (1903, разом із Ф. Содді) теорію радіоактивності. Запропонував (1911) планетарну модель атома. Здійснив (1919) першу штучну ядерну реакцію. Передбачив (1921) існування нейтрона. Нобелівська премія (1908).

Класичний досвід, який дозволив виявити складний склад радіоактивного випромінювання.

Препарат радію поміщали у свинцевий контейнер з отвором. Навпроти отвору поміщали фотопластинку. На випромінювання діяло сильне магнітне поле.

Майже 90% відомих ядер нестабільні. Радіоактивні ядра можуть випускати частинки трьох видів: позитивно заряджені (α-частинки – ядра гелію), негативно заряджені (β-частинки – електрони) та нейтральні (γ-частинки – кванти короткохвильового електромагнітного випромінювання). Магнітне поле дозволяє поділити ці частинки.
4) Проникаюча здатність α. γ випромінювання

α-промені мають найменшу проникаючу здатність. Шар паперу завтовшки 0.1мм для них вже непрозорий.

. β-промені повністю затримує алюмінієва пластинка завтовшки кілька мм.

γ-промені при проходженні через шар свинцю в 1см зменшують інтенсивність у 2 рази.

γ-випромінювання електромагнітні хвилі 10 -10 -10 -13 м

Гамма-випромінювання - це фотони, тобто. електромагнітна хвиля, що несе енергію. У повітрі воно може проходити великі відстані, поступово втрачаючи енергію внаслідок зіткнень із атомами середовища. Інтенсивне гамма-випромінювання, якщо від нього не захиститись, може пошкодити не тільки шкіру, а й внутрішні тканини. Щільні та важкі матеріали, такі як залізо та свинець, є відмінними бар'єрами на шляху гамма-випромінювання.

С. Беккерель

2.-промені є….

А. потік електронів

3. В результаті -розпаду елемент зміщується

2 варіант

1. Хто з наведених нижче вчених є першовідкривачем радіоактивності?

А. Подружжя Кюрі

В. Резерфорд

С. Беккерель

2. - промені є…

А. потік електронів

Ст потік ядер гелію

С. електромагнітні хвилі

3. В результаті -розпаду елемент зміщується

А. на одну клітину до кінця періодичної системи

В. на дві клітини до початку періодичної системи

С. на одну клітину до початку періодичної системи
5.Етап підбиття підсумків, інформація про домашнє завдання.

6. Рефлексія діяльності на уроці

Закінчити фразу

1. 
   сьогодні я дізнався...
2. 
   мені було цікаво…
3. 
   Я зрозумів, що…
4. 
   тепер я можу…
5. 
   я навчився…
6. 
   у мене вийшло …
7. 
   мене здивувало…
8. 
   урок дав мені для життя.
9. 
   мені захотілось…

Марія Склодовська-Кюрі.

§§ 99,100
РЕЦЕНЗІЯ

на методичну розробку уроку з навчальної дисципліни Фізика

1. 
   Прізвище, ім'я, по-батькові автора – Шепелєва Раїса Олександрівна
2. 
   Посада – викладач загальноосвітніх дисциплін
3. 
   Назва методичної розробки: Відкриття радіоактивності. Альфа-бета та гамма-випромінювання
4. 
   Повне найменування навчального закладу ВДАОУ СПО «Ракитянський агротехнологічний технікум»
5. 
   Адреса освітньої установи сел. Рокитне, Білгородська область, вул. Комунарів,11

На контрольно-оціночному етапі пропонується проведення тестового контролю. Матеріал завдань спрямований як на перевірку знань і умінь, а й сприяє подальшому використанню під час вивчення теми.

Основними формами організації навчальної діяльності є фронтальна, групова та індивідуальна форми роботи. Активне включення дітей до навчального процесу відбувається за рахунок правильно спланованого процесу цілепокладання та постановки проблемного питання.

Основні методи навчання: пояснювально-ілюстративні, репродуктивні, частково-пошукові. Вибрані засоби навчання сприяють кращому сприйняттю та засвоєнню матеріалу.

Первинне закріплення матеріалу проводиться у формі перевірочної роботи, організованої за групами.

Використання ПК дозволяє не тільки посилити наочне уявлення матеріалу, що вивчається, але і сприяє більш осмисленому його засвоєнню. Слайдова презентація містить весь необхідний наочний та практичний матеріал. Все це дозволяє підвищити щільність уроку та оптимально збільшити його темп. Рефлексивно-оцінний етап проведено у формі полілогу, на визначення ступеня труднощів учнів щодо теми, і навіть планування перспективних індивідуальних цілей.

1. 
   Прізвище, ім'я, по-батькові рецензента (повністю) ___________________
2. 
   Посада ___________________________________________________
3. 
   Місце роботи _________________________________________________

Відкриття кінця ХІХ ст. та першого п'ятиріччя XX ст. призвели до революції у фізичному світорозуміння. Рухнуло уявлення про незмінні атоми, про масу як незмінну кількість речовини, про закони Ньютона як непорушні засади фізичної картини світу, про абсолютні простори і час, у безперервних процесах було виявлено дискретність, переривчастість.

Уявлення про незмінні, незруйновані атоми, що існувало у фізиці та філософії з часів Демокріта, було зруйноване відкриттям радіоактивності. Вже на початку досліджень радіоактивності Марія Склодовська-Кюрі писала: «Радіоактивність уранових і торієвих сполук представляється атомнимт, властивостями... Я досліджувала з цього погляду уранові і торієві сполуки і зробила безліч вимірювань їх активності за різних умов. Із сукупності цих вимірів виходить, що радіоактивність цих сполук справді є атомною властивістю. Вона представляється тут пов'язаною з наявністю атомів обох елементів, що розглядаються, і не знищується ні зміною фізичного стану, ні хімічними перетвореннями».

Таким чином, виявилося, що атоми урану, торію і пізніше відкритих полонію і радію не є мертвими цеглинами, а мають активність, випускають промені. Природа цих променів було досліджено рядом вчених, але першим виявив складний склад радіоактивних променів Резерфорд. В опублікованій в 1899 р. статті «Випромінювання урану і електропровідність, що викликається ним» він показав електричним методом, що випромінювання урану має складний склад.

Одну пластин конденсатора покривали порошком солей урану і з'єднували з полюсом батареї, другу з'єднували з квадрантом квадрантного електрометра, іншу пару квадрантів якого підключали до заземленого полюса батареї. Вимірювали швидкість розряду, зумовленого іонізуючою дією уранових променів. Порошок накривали тонкими листами металевої фольги. «Ці досліди, - писав Резерфорд, - показують, що випромінювання урану неоднорідне за складом, - у ньому присутні принаймні два випромінювання різного типу. Одне дуже поглинається, назвемо його для зручності а-випромінюванням, а інше має велику проникаючу здатність, назвемо його Р-випромінюванням».

Під час досліджень Резерфорд дізнався про роботу Шмідта, який відкрив радіоактивність торію (про аналогічне відкриття Склодовської-Кюрі він, мабуть, не знав). Він досліджував випромінювання торію і виявив, що а-випромінювання торію має більшу проникаючу здатність, ніж а-випромінювання урану. Він також констатував, що випромінювання торію «неоднорідне за складом, у ньому є якісь промені великої проникаючої здатності». Проте точного аналізу торієвого випромінювання Резерфорд не проводив. У 1900 р. Вілар відкрив сильно проникаюче слабке випромінювання. Промені Вілара стали називатися 7-променями.

Виявилося, що α-, β-, γ-промені відрізняються не тільки проникаючою здатністю. Беккерель в 1900 р. показав, що р-промені відхиляються магнітним полем у той самий бік, як і катодні промені. Цей результат отримали подружжя Кюрі, Мейєр, Швейдлер та інші. Ці досліди показали, як писав Резер-форд в 1902 р., що «промені, що відхиляються, у всіх відносинах подібні до катодних променів». Резерфорд прямо говорить про β - промені як про електрони. Проводячи досліди саме з β - променями, В. Кауфман в 1901 р. виявив залежність маси швидкості.

У лютому 1903 р. Резерфорд показав, як і «неотклоняемые» а-промені насправді «відхиляються у сильному магнітному і електричному полях. Ці промені відхиляються у протилежну проти катодними променями бік і, отже, повинні складатися з позитивно заряджених частинок, які з великою швидкістю».

У 1903 р. у своїй докторській дисертації «Дослідження про радіоактивні речовини» М. Склодовська-Кюрі дала схему структури радіоактивного випромінювання за відхиленням їх у магнітному полі, що з того часу увійшла до всіх підручників.

Незабаром після відкриття полонію і радію дружини Кюрі встановили, «що промені, що випускаються цими речовинами, діючи на неактивні речовини, здатні повідомити їм радіоактивність і що ця радіоактивність наведена зберігається протягом досить тривалого часу».

Потім Резерфорд, вивчаючи радіоактивність сполук торію, писав, що це сполуки, крім звичайних радіоактивних променів, «безперервно випускають якісь радіоактивні частинки, які зберігають радіоактивні властивості протягом кількох хвилин». Резерфорд назвав ці частки "еманацією". «За своїми фотографічними та електричними діями еманація схожа на уран. Вона здатна іонізувати навколишній газ і діє у темряві на фотопластинку при експозиції за кілька днів». Резерфорд на дослідах із сполуками торію підтвердив їхню властивість збуджувати «в будь-якій твердій речовині, розташованій поряд з ним, радіоактивність, яка згодом зникає», тобто ту наведену радіоактивність, яку Кюрі спостерігала за рік до цього. Він показав далі, що між еманацією торію та збудженою радіоактивністю існує тісний зв'язок. "Еманація, - писав Резерфорд, - в певному сенсі є безпосередня причина порушення радіоактивності". Резер-форд не виявив випромінювання еманації зразком «не зовсім чистого радію», що був у його розпорядженні. Однак Дорн пізніше використовував чистіший зразок радію і показав, що радій має таку ж здатність випускати еманацію, як і торій.

«На думку Резерфорда, - писала у своїй дисертації Склодовська-Кюрі, - еманація радіоактивного тіла є матеріальним, радіоактивним газом, що виділяється з цього тіла». У 1902 р. Резерфорд та Содді виступили з першою статтею «Причина та природа радіоактивності». Досліджуючи здатність сполук торію випускати еманацію, вони хімічними способами виділили з гідроокиси торію активний компонент, «що володіє специфічними хімічними властивостями та активністю, щонайменше у 1000 разів більшої активності речовини, з якої він був виділений».

Пославшись на приклад Крукса, що виділив у 1900 р. з урану активний компонент, названий Круксом UX, Резерфорд і Соді назвали виділений ними з торію компонент ThX. В результаті ретельних досліджень вони дійшли висновку: «Радіоактивність торію у будь-який момент є радіоактивністю двох протилежних процесів:

1) утворення з постійною швидкістю з'єднанням торію нової активної речовини;

2) зменшення згодом випромінюючої здатності активної речовини.

Нормальна або постійна радіоактивність торію є рівноважний стан, при якому швидкість зростання радіоактивності, обумовлена ​​утворенням нової активної речовини, врівноважується швидкістю зменшення радіоактивності речовини, що вже утворилася».

Звідси випливає кардинальний висновок, який Резерфорд і Содді формулюють так: «...радіоактивність є атомне явище, що одночасно супроводжується хімічними змінами, в результаті яких з'являються нові типи речовини, причому ці зміни повинні протікати всередині атома, а радіоактивні елементи повинні відчувати спонтанні перетворення» .

Перша стаття Резерфорда та Содді з'явилася у вересневому номері «Philosophical Magazine». У листопадовому номері з'явилася друга стаття. Описав експеримент з виміру еманаційної здатності, Резерфорд і Содді писали далі: «Було наведено достатньо даних, щоб ясно показати, що як у радіоактивності торію, так і радію проявляються найскладніші перетворення, кожне з яких супроводжується безперервним утворенням особливого виду активної речовини». Еманація, що утворюється з радію і торію, є інертним газом. Вчені звертають увагу на зв'язок радіоактивності з гелієм, який, можливо, є кінцевим продуктом розпаду.

У квітні та травні 1903 р. з'явилися нові роботи Резерфорда та Содді - «Порівняльне вивчення радіоактивності радію і торію» та «Радіоактивне перетворення». Тепер вони вже з усією визначеністю стверджують, що «випадки радіоактивного перетворення, що вивчалися, зводяться до утворення однієї речовини з іншої (якщо не враховувати промені, що випускаються). Коли відбувається кілька перетворень, всі вони відбуваються одночасно, а послідовно».

Далі Резерфорд і Содді формулюють закон радіоактивного перетворення: «У всіх випадках, коли відділяли один із радіоактивних продуктів і досліджували його активність незалежно від радіоактивності речовини, з якої він утворився, було виявлено, що активність при всіх дослідженнях зменшується згодом згідно із законом геометричної прогресії» .

Звідси випливає, що "швидкість перетворення весь час пропорційна кількості систем, що ще не зазнали перетворення":

Іншими словами: «Відносна кількість радіоактивної речовини, що перетворюється на одиницю часу, є постійна величина». Цю постійну Резерфорд та Содді назвали радіоактивною постійною, а тепер її називають постійною розпаду.

Зі свого відкриття Резерфорд і Содді роблять важливі висновки про існування нових радіоактивних елементів, які можуть бути упізнані за їхньою радіоактивністю, навіть якщо вони є в мізерно малих кількостях.

Передбачення Резерфорда і Соді блискуче виправдалося, а методи радіохімії, створені подружжям Кюрі, Резерфордом і Соді, стали потужним знаряддям у відкритті нових елементів, що дозволило ототожнити новий, 101-й елемент-менделєєвий - у кількості всього 17 атомів.

У своїй класичній роботі Резерфорд і Содді торкнулися фундаментального питання енергії радіоактивних перетворень. Підраховуючи енергію а-частинок, що випускаються радієм, вони приходять до висновку, що «енергія радіоактивних перетворень, принаймні, в 20 000 разів, а може, і в мільйон разів перевищує енергію будь-якого молекулярного перетворення». При цьому дані оцінки енергії стосуються лише енергії випромінювання, а не повної енергії радіоактивного перетворення, яка, у свою чергу, може становити лише частину внутрішньої енергії атома, оскільки внутрішня енергія продуктів, що утворюються, залишається невідомою.

Резерфорд і Содді вважають, що «енергія, прихована в атомі, набагато більше енергії, що звільняється при звичайному хімічному перетворенні». Ця величезна енергія, на їхню думку, має враховуватись «при поясненні явищ космічної фізики». Зокрема, постійність сонячної енергії можна пояснити тим, «що на Сонці йдуть процеси субатомного перетворення».

Знов дивуєшся прозорливості авторів, які побачили ще 1903 р. космічну роль ядерної енергії. 1903 став роком відкриття цієї нової форми енергії, про яку з такою визначеністю висловлювалися Резерфорд і Содді, назвавши її внутрішньоатомною енергією.

У тому ж році в Парижі П'єр Кюрі зі своїм співробітником Лабордом виміряв теплоту, що мимоволі виділяється солями радію. Він встановив: «1 грам радію виділяє кількість теплоти близько 100 малих калорій за одну годину». «Безперервне виділення такої кількості тепла, – писав Кюрі, – не може бути пояснено звичайним хімічним перетворенням. Якщо шукати причину утворення тепла у якихось внутрішніх перетвореннях, то ці перетворення мають бути складнішою природи і мають бути викликані якимись змінами самого атома радію».

Щоправда, Кюрі припускав можливість і якогось іншого механізму виділення енергії. Марія Склодовська-Кюрі припускала, що радіоактивні елементи беруть енергію із зовнішнього простору. Воно «постійно пронизується деякими ще невідомими радіаціями, які при зустрічі з радіоактивними тілами затримуються і перетворюються на радіоактивну енергію». Але ця гіпотеза, висловлена ​​нею в 1900 р., чудова ідеєю космічного випромінювання, що міститься в ній, була залишена, і в 1903 р. Кюрі визнала: «Нові дослідження сприяють гіпотезі атомних перетворень радію».

1903 слід вважати в історії радіоактивності червоною датою. Це рік відкриття закону радіоактивних перетворень та нового виду енергії - атомної енергії, що виявляється у цих перетвореннях. Це рік народження першого приладу, що дозволяє «бачити» окремі атоми, - спінтаріскоп Крукс. «Суттєва частина цього приладу, – писала Марія Склодовська-Кюрі, – зернятко радієвої солі, укріплене на кінці металевого дроту перед екраном із фосфоресцентного цинку. Відстань від радію до екрану дуже мала (приблизно 1/2 мм). У лупу спостерігають звернену до радію бік екрану. Око бачить тут справжній дощ крапок, що світяться, які постійно спалахують і знову зникають; екран має вигляд зіркового неба».

Висловивши гіпотезу, що кожен спалах екрана обумовлена ​​ударом у нього а-частинки, Кюрі пише, що в такому разі «тут ми вперше мали б перед собою явище, що дозволяє розрізняти індивідуальну дію частки, яка має атомні розміри». Так воно й виявилось.

Нарешті, 25 червня 1903 р. Марія Склодовська-Кюрі захищає свою докторську дисертацію, з якої ми взяли опис спинтарископа, і стає першою жінкою у Франції, яка отримала цей високий вчений ступінь. Тут ми вступили в область особистих біографій і, оскільки це сталося, наведемо коротку біографічну довідку про одного з авторів закону радіоактивного розпаду – Фредеріка Содді.

Фредерік Содді народився 2 вересня 1877 р. У 1896 р. закінчив університет в Оксфорді. Його ім'я увійшло історію науки з того часу, як він у 1900-1902 рр. працював разом з Резерфордом у Монреалі, в Канаді, і прийшов разом з ним до теорії радіоактивних перетворень. У 1903-1904 pp. Содді працював з У. Рамзеєм у Лондонському університеті, і тут у 1903 р. він разом із Рамзеєм довів спектроскопічним шляхом, що з еманації радію виходить гелій. З 1904 по 1914 р. Содді був професором університету у Глазго. Тут він незалежно від фаянсу відкриває закон радіоактивного усунення (1913) і запроваджує поняття ізотопів.

З 1914 по 1919 р. Содді – професор Абердинського університету, з 1919 по 1936 р. він – професор Оксфордського університету. У 1921 р. Содді отримав Нобелівську премію з хімії.

Його перу належить ряд книг з радіоактивності та радіохімії, деякі з них перекладені російською мовою: «Радій та його розгадка», «Матерія та енергія», «Хімія радіоелементів», «Радій та будова атома».

Соді був одним з перших адептів атомної енергії. У книзі «Радій і його розгадка», російський переклад якої вийшов у 1910 р, він ставить питання: чи мають нерадіоактивні елементи запас енергії? Він вирішує його в тому сенсі, що «цім внутрішнім запасом енергії, з яким ми вперше познайомилися у зв'язку з радієм, більшою чи меншою мірою мають всі елементи взагалі і що він є невід'ємною особливістю їхньої внутрішньої будови». При трансмутації (перетворенні) елементів відбувається виділення енергії.

Близько 2500 років тому давньогрецькі вчені-філософи Левкіпп і Демокріт припустили про те, що всі тіла, що нас оточують, складаються з найдрібніших частинок, невидимих ​​людському оку. Вони називали ці частинки атомами, що означало «неподільні». Тим самим підкреслюючи, що атом є найдрібніша з частинок, яку не можна поділити, і вона не має складових частин.

Але до середини 19 століття теорія про неподільність атомів стала суперечити деяким експериментальним фактам. Почала зароджуватися думка про те, що атоми не є найдрібнішими частинками, а мають складну структуру, і можливо, до їх складу входять інші електрично заряджені частинки.

Відкриття явища

У 1896 році, фізиком із Франції, Анрі Беккерелем було відкрито явище радіоактивності атомів. Він виявив, що хімічний елемент урану без будь-яких зовнішніх впливів, тобто мимоволі, випромінює невідомі науці невидимі промені. Згодом ці промені стали називати радіоактивним випромінюванням. Це стало найбільш яскравим свідченням хибності теорії про неподільність атомів.

У той час багато вчених стали досліджувати радіоактивне випромінювання. З'ясувалося, що крім урану деякі інші хімічні елементи теж мимоволі випускають радіоактивні промені.

• Цю властивість атомів деяких хімічних елементів назвали радіоактивністю.

Виявлення альфа-, бета- та гамма-часток

Пізніше, 1899 року, англійським фізиком Резерфордом, було виявлено, що радіоактивне випромінювання радію має складний склад, тобто воно неоднорідне. Для того щоб це встановити проводився наступний досвід: брався дуже товстостінний свинцевий посуд, і в нього поміщали крихту радію. Посудина мала дуже вузький отвір зверху. Через нього радіоактивні промені радію виходили назовні.

Зверху над посудиною поміщали фотопластинку. Після того, як фотопластинку виявили, на ній виявили темну пляму саме в тому місці, куди падав пучок радіоактивних променів. Потім досвід змінили. Посудину з радієм помістили у сильне магнітне поле. Після прояву платівки на ній виявилося три плями. Одне, як і колись, у центрі, а два інших по різні боки від нього.

Відхилення свідчило про те, що радіоактивні промені, є потоками заряджених частинок.Оскільки відбулося відхилення у різні боки, отже, деякі частинки має різні заряди. Деякі частинки були позитивно зарядженими, деякі негативно зарядженими, а деякі (центральний потік) не мали заряду зовсім.

Кожна з цих частинок отримала свою назву. Позитивно заряджені частинки стали називати альфа-частинками, негативно заряджені частинки – бета-частинками, а нейтральні – гамма-частинками.

• Мимовільне випромінювання речовиною радіоактивного випромінювання, послужило основою припущення у тому, що атоми речовин мають складний склад і є неподільними.