Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов 

Введение

Долгое время в науке существовало представление об атоме как о мельчайшей и неделимой частице вещества. Само слово «атом» в переводе с греческого означает «неделимый». Однако развитие физики в конце XIX — начале XX века показало, что это представление является упрощённым. Одним из важнейших открытий, изменивших взгляды учёных на строение вещества, стало явление радиоактивности.

Радиоактивность продемонстрировала, что атомы некоторых веществ способны самопроизвольно испускать невидимое излучение, сопровождающееся превращением одного элемента в другой. Это означало, что атомы имеют внутреннюю структуру и могут изменяться. Изучение радиоактивности стало ключом к пониманию строения атомного ядра и природы элементарных частиц, а также положило начало ядерной физике.

Открытие радиоактивности Анри Беккерелем

В 1896 году французский физик Анри Беккерель проводил исследования, связанные с фосфоресценцией солей урана. Он обнаружил, что соли урана способны самопроизвольно излучать проникающее излучение, которое засвечивает фотопластинку, даже если она завернута в плотную бумагу и не подвергалась воздействию света.

Главной неожиданностью стало то, что интенсивность излучения не зависела ни от освещения, ни от температуры, ни от химического состояния вещества. Это означало, что источник излучения находится внутри атомов урана. Так было открыто новое физическое явление, получившее название радиоактивность.

Открытие Беккереля стало первым экспериментальным доказательством того, что атомы не являются неделимыми и обладают сложным внутренним строением.

Открытия супругов Кюри

Французские учёные Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри продолжили исследования радиоактивности. Именно Мария Кюри ввела термин «радиоактивность» и начала систематическое изучение этого явления.

Супруги Кюри обнаружили, что радиоактивность является свойством самого атома, а не его молекулярной структуры. В ходе исследований они открыли два новых химических элемента:

• полоний, названный в честь родины Марии Кюри;

• радий, обладающий чрезвычайно высокой радиоактивностью.

Работы супругов Кюри показали, что радиоактивные вещества испускают энергию без внешнего воздействия, что противоречило прежним представлениям о сохранении энергии и ещё раз подтвердило сложное строение атома.

Опыт Резерфорда по изучению радиоактивности

Английский физик Эрнест Резерфорд внёс огромный вклад в изучение радиоактивности и строения атома. Он исследовал излучения, испускаемые радиоактивными веществами, и установил, что они неоднородны.

Резерфорд пропускал радиоактивное излучение через магнитное и электрическое поля и наблюдал его отклонение. В результате он выделил три вида радиоактивных лучей, отличающихся своими свойствами:

• альфа-излучение,

• бета-излучение,

• гамма-излучение.

Позднее исследования Резерфорда привели к созданию ядерной модели атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра и электронов, движущихся вокруг него.

Свойства радиоактивных лучей

Радиоактивное излучение делится на три основных вида, каждый из которых обладает особыми свойствами.

Альфа-излучение:

• представляет собой поток положительно заряженных частиц;

• имеет малую проникающую способность;

• задерживается листом бумаги или верхним слоем кожи;

• сильно ионизирует вещество.

Бета-излучение:

• представляет собой поток быстрых электронов;

• имеет большую проникающую способность, чем альфа-излучение;

• задерживается тонким слоем металла;

• отклоняется в магнитном поле сильнее, чем альфа-лучи.

Гамма-излучение:

• является электромагнитным излучением;

• не имеет электрического заряда;

• обладает наибольшей проникающей способностью;

• ослабляется только толстыми слоями свинца или бетона.

Различие свойств радиоактивных лучей свидетельствует о сложных процессах, происходящих внутри атомного ядра.

Значение открытия радиоактивности

Открытие радиоактивности:

• доказало сложное строение атомов;

• привело к созданию ядерной физики;

• позволило объяснить превращения химических элементов;

• стало основой для развития атомной энергетики и медицины.

Радиоактивность играет важную роль в науке и технике, но требует строгого соблюдения мер безопасности, так как излучение может оказывать вредное воздействие на живые организмы.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется радиоактивностью?

2. Как Анри Беккерель открыл явление радиоактивности?

3. Почему открытие радиоактивности опровергло представление об атоме как неделимой частице?

4. Какие элементы были открыты супругами Кюри?

5. В чём заключался опыт Резерфорда по изучению радиоактивного излучения?

6. Какие виды радиоактивных лучей существуют?

7. Чем отличаются альфа-, бета- и гамма-излучения по проникающей способности?

8. Как радиоактивность связана со строением атомного ядра?

9. Почему радиоактивность можно считать доказательством сложного строения атомов?