Радиоактивность

Одним из важных доказательств сложного состава атомного ядра является радиоактивность. Рассмотрим это явление подробнее.

Открытие радиоактивности

Радиоактивность была открыта в конце XIXв физиком А.Беккерелем. Он изучал явление послесвечения солей урана после облучения их солнечными лучами.

В один из пасмурных дней, Беккерель случайно обнаружил, что соли урана оставляют след на фотопластинке, даже тогда, когда они не облучаются солнцем. Вскоре подтвердилось, что соли урана сами, без облучения, выделяют какие-то невидимые лучи. При этом интенсивность излучения зависела исключительно от количества урана в пробе, никакие химические воздействия на излучение не влияли. Это говорило о том, что открытое излучение имеет не химическую природу, а свойственно самим атомам урана. В дальнейшем выяснилось, что таким же свойством обладают все элементы с порядковым номером более 83.

Рис. 1. Открытие радиоактивности Беккерелем.

Способность излучать невидимые лучи была названа радиоактивностью.

Радиоактивные превращения

Опыты показали, что радиоактивные вещества не только излучают невидимые лучи, но и постоянно выделяют энергию. Например, 1г радия каждый час выделяет около 500 Дж тепла. Этой энергии хватит, чтобы нагреть 1 г воды от нуля градусов до кипения ! И эта энергия выделяется «ниоткуда» долгое время, не уменьшаясь. Это говорило о том, что в радиоактивном веществе происходят серьезные изменения.

Дальнейшие исследования подтвердили это предположение. Выяснилось, что атомы радиоактивного вещества, которые в то время считались неделимыми и неизменными, на самом деле серьезно меняются. В пробе чистого радиоактивного вещества со временем начинает появляться совсем другое вещество, существенно отличающееся по физическим и химическим свойствам от первоначального. При этом и это новое вещество может быть радиоактивным, и в свою очередь также может выделять энергию и невидимые лучи, превращаясь в третье вещество, отличающееся от двух первых. Таким образом, образуются целые ряды радиоактивных веществ, превращающихся одно в другое.

Радиоактивные ряды

Рис. 2. Радиоактивные ряды.

Состав невидимых лучей

При изучении невидимых радиоактивных лучей выяснилось, что они имеют сложный состав, и могут быть разделены с помощью магнитного поля. Поскольку магнитное поле действует на движущиеся заряды, было ясно, что излучение состоит частиц разных типов с разным знаком заряда.

Положительно заряженные тяжелые частицы, входящие в состав радиоактивных лучей были названы α-частицами. Исследования показали, что масса этих частиц вчетверо больше, чем масса атома водорода, а заряд – вдвое больше. Стало ясно, что α-частицы, фактически, являются ядрами гелия.

Отрицательно заряженные частицы были названы β-частицами. Исследования показали, что это электроны.

Нейтральная часть радиоактивных лучей, названная γ-частицами по всем признакам соответствовала электромагнитному излучению очень большой проникающей способности с малой длиной волны.

Состав радиоактивного излучения

Рис. 3. Состав радиоактивного излучения.

Понятие радиоактивности заключается в способности атомов радиоактивного вещества испытывать спонтанный распад. При этом из атомов вылетают «осколки» разных видов, и кроме того, выделяется энергия – тепловая и лучистая.

Период полураспада

Важным свойством радиоактивного распада была его постоянная скорость, своя для каждого вещества, зависящая только от начального количества пробы. Чтобы характеризовать эту скорость было введено понятие периода полураспада.

Период полураспада $T$ – это время, за которое распадается половина исходного радиоактивного вещества. Для определения числа атомов, остающихся в веществе спустя заданное время $t$, в теории радиоактивности используют формулу радиоактивного распада:

$$N=N_0×2^{-{t\over T}}$$

Периоды распада радиоактивных веществ колеблются в очень широких пределах, например, Литий-4 распадается за $10^{-22}$ с ! Даже свет за такое время проходит расстояние меньше размера атома. Наибольший измеренный период полураспада имеет Теллур-128 – более $2×10^{24}$ лет, это в сто триллионов раз больше, чем возраст Вселенной.

Что мы узнали?

Радиоактивность – это способность атомов вещества распадаться, превращаясь в атомы другого вещества. При этом из атома вылетают «осколки» разных видов – α и β-частицы, а кроме того, выделяется тепловая и лучистая энергия. Период, за который распадается половина исходного вещества называется периодом полураспада.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 10

    Радиоактивность была открыта…

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    
  • Кирилл Лебедев
    9/10

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 128.

Предметы