Энергию связи атомного ядра можно рассчитать, мысленно проведя ядерную реакцию деления ядра на протоны и нейтроны!

IV. §§ 96, 97

"...я показал, что соли урана испускают лучи, о существовании которых не было до этого известно, и что эти лучи обладают замечательными свойствами, часть которых сходна со свойствами, изученными Рентгеном".

А. Беккерель

Урок 25. ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учащихся с явлением естественной радиоактивности. Расширить их представления о свойствах атомного ядра.

ТИП УРОКА: урок-лекция.

ОБОРУДОВАНИЕ: кинофрагмент "Свойства радиоактивных излучений".

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 5 мин

3. Лекция 25 мин

4. Закрепление 10 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II.

Задача:

1. Если направить поток протонов на кусок льда из тяжелой воды D₂O, то при минимальной кинетической энергии протонов 1,4 МэВ происходит ядерная реакция с образованием ядер Не. Какую минимальную энергию надо сообщить ядрам дейтерия, чтобы при их попадании на кусок льда из обычной воды произошла та же ядерная реакция?

Вопросы:

1. Каков состав ядра атома тория; радона?

2. Какова энергия связи ядра атома тория (использовать график зависимос­ти удельной энергии связи от массового числа)?

3. Почему выделение внутриядерной энергии возможно как при реакциях деления тяжелых ядер, так и при синтезе легких ядер?

4. Ядро некоторого элемента при бомбардировке нейтронами поглощает нейтрон, после чего из него вылетает - частица. Как рассчитать кинетическую энергию продуктов этой ядерной реакции?

III. Открытие Рентгена (рентгеновские лучи). Работы А. Беккереля по фотолюминесценции. Соли урана. Открытие излучения солей урана (1896 г.). А. Беккерель – первая жертва радиации!

Радиоактивность - самопроизвольное излучение солей урана.

Классическая физика объяснить явление радиоактивности не смогла. Работы супругов Кюри. Выделение радия и полония из урановой руды (за 4 года переработав тонны руды химическим способом, выделили 1 г радия). Вещества, испускающие открытое Беккерелем излучение, были названы радиоактивными.

"Поэзия -

та же добыча радия.

В грамм добыча,

в год труды

Изводишь

единого слова ради

Тысячи тонн

словесной руды".

В. Маяковский

Опыт Резерфорда. Три компоненты (α β и γ) радиоактивного излуче­ния; их свойства. Справочник по физике и технике, А.С. Енохович, ст. 208, Табл. 260.

α - компонента:

Скорость ~ 20000 км/с; Масса ~ 4 а.е.м.; Заряд 2е. "Испарение" α-частиц (устойчивых комбинаций) из ядра атома происходит редко, при достаточной энергии α-частиц. Туннельный эффект (брошенный в крепост­ную стену мяч, оказывается в крепости). Для - частицы с кинетической энергией Е_к, первоначально находившейся в тяжелом атомном ядре с Z > 82 (область I на диаграмме), потенциальная энергия её взаимодействия с оставшимся ядром изображена на рисунке. Аналогия со сжатой пружиной (ядерные силы) и растянутой пружиной (кулоновские силы). При распаде растянутая пружина рвется (частица приобретает кинетическую энергию), а сжатая пружина сжимается ещё сильнее (увеличивается удельная энергия связи).

β^- – компонента: Скорость ~ 3·10⁸ м/с, масса 9,1·10^-31 кг, заряд –е. n → p + е^- + .

β-распад можно интерпретировать как уничтожение одних частиц в ядре атома и рождение других.

Поток нейтрино у поверхности Земли составляет 6,6·10¹⁴ м^-2·с^-1. Число нейтрино в теле человека в любой момент времени 1,8·10⁵. Число нейтрино, испущенных при взрыве сверхновой 1,8·10⁵⁷.

"Частички - нейтрино Барьеров не зная,

капризные дети, преград не имея.

Чему вы подвластны, Пройдете любого,

чего вы хотите? не дрогнув, злодеи.

Заряда не нужно. Подобно ножам

не нужно вам массы, гильотины небесной.

Сквозь нашу планету Вы головы наши

идете бесстрастно. сечете небрежно.

Что газ вам тончайший, Вы сверху

что толстые стены - приходите днем

Летите беспечно И снизу

в просторах Вселенной. крадетесь ночью,

Как света фотоны "Как мило!" -

проходят сквозь стекла, воскликнет иной.

Так вы - через сталь, По мне же -

через медь, через холку повадки разбойничьи".

Коня, горделиво

застывшего в стойле. Джон Апдайк

γ-компонента. Демонстрация кододиапозитива (уровни энергии ядра).