Модель Томсона здавалася привабливою з тої точки зору, що припускала наявність електронів в атомі. Однак вона проіснувала тільки до 1911 року.

2. 
   Досліди Резерфорда
   

1911 р. Резерфорд запропонував своїм співробітникам експери­ментально перевірити переконливість моделі атома Томсона. Ідея досліду була проста. Якщо модель атома Томсона відповідає дій­сності, то, пропускаючи через дуже тонку металеву плівку вузький пучок швидких α-частинок, експериментатори не повинні знайти скільки-небудь помітного відхилення цих частинок.

Резерфорд установив, що кожна α-частинка, потрапляючи на екран із сірчистого цинку, викликає спалах світла. Зазнавши роз­сіювання в золотій фользі, α-частинки вдарялися потім об екран і реєструвалися за допомогою мікроскопа.

Слід було очікувати, що пучок α-частинок, проходячи через тон­ку фольгу, злегка розпливеться на невеликі кути. Таке розсіювання на малі кути дійсно спостерігалося, але зовсім неочікувано вияви­лося, що приблизно одна α-частинка з 20 000, що падають на золоту фольгу завтовшки лише 4 · 10^-5 см, повертається назад у бік джерела.

Резерфорду знадобилося кілька років, щоб остаточно зрозумі­ти настільки несподіване розсіювання α-частинок на великі кути. Він дійшов висновку, що позитивний заряд атома зосереджений у дуже малому об'ємі в центрі атома, а не розподілений по всьому атому, як у моделі Томсона.

3. 
   Ядерна модель атома Резерфорда
   

Резерфорд запропонував ядерну («планетарну») модель атома:

• 
  атоми будь-якого елемента складаються з позитивно зарядже­ної частини, що одержала назву ядра;
  
• 
  до складу ядра входять позитивно заряджені елементарні час­тинки — протони (пізніше було встановлено, що і нейтральні нейтрони);
  

• навколо ядра обертаються електрони, що утворюють так звану електронну оболонку.

Користуючись схемою, учитель може пояснити спочатку бу­дову атома Гідрогену, що має тільки один протон і один електрон. Потім розглядаємо ядерну модель будови більш складних атомів — Гелію і Літію. Як вправу можна запропонувати розглянути будову атомів ряду більш складних елементів.

---

Необхідно відзначити, що атом, який втратив (чи здобув) один чи кілька електронів, уже не є нейтральним, а буде мати позитив­ний (чи негативний) заряд. Його називають позитивним (чи нега­тивним) іоном.

3. Ядерні перетворення

Винайдений Резерфордом спосіб подарував ученим чудовий ін­струмент для вивчення властивостей атомного ядра. Можна вико­ристовувати α-частинки як «снаряди» для бомбардування атомних ядер. При спробі зруйнувати ядро можна одержати його «уламки», що розлітаються в різні боки, і по цих «уламках» більше дізнатися

про будову ядра.

Власне кажучи, тут мова йде про штучну радіоактивність. По­тік α-частинок може бути використаний для штучних радіоактив­них перетворень.

^ Штучною радіоактивністю називають радіоактивність

ізотопів, отриманих у результаті ядерних реакцій.

Штучна радіоактивність пов'язана з порушенням умови стій­кості (стабільності) атомного ядра.

1919 р. Резерфорд вивчав проходження α-частинок через різні ре­човини. Виявилося, що під час удару α-частинок, які швидко летять, об ядра легких елементів, наприклад, Нітрогену, з них зрідка можуть вибиватися протони (ядра Гідрогену), при цьому сама α-частинка входить до складу ядра, що збільшує свій заряд на одиницю.



Таким чином, у результаті реакції

1932 року сталася найважливіша для всієї ядерної фізики подія: англійським фізиком Д. Чедвиком був відкритий нейтрон. Під час бомбардування берилію α - частинками відбувалася така реакція:

---

Ядерна фізика. Атомне ядро. Ядерна енергетика

6/53

Тема. Експериментальні методи реєстрації заряджених частинок Мета уроку: ознайомити учнів із сучасними методами виявлення

й дослідження заряджених частинок і ядерних перетворень. Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

Контроль знань	6 хв	1. Модель атома Томсона. 2. Планетарна модель атома Резерфорда. 3. Що таке штучна радіоактивність? 4. Відкриття нейтрона
Демонстрації	7 хв	1. Спостереження треків частинок у камері Вільсона. 2. Пристрій і принцип дії лічильника йонізую- чих частинок
Вивчення нового матеріалу	25 хв	1. Будова й принцип дії камери Вільсона. 2. Будова й принцип дії лічильника Гейгера
Закріплення вивченого матеріалу	7 хв	1. Контрольні питання. 2. Навчаємося розв'язувати задачі

---

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Будова і принцип дії камери Вільсона

Усі сучасні реєстрації ядерних частинок і випромінювань умов­но можна розбити на дві групи:

а) трекові методи, що дозволяють відтворити слід частинки;

б) лічильні методи, засновані на використанні приладів, що під-
раховують число частинок того чи іншого типу.

Завдяки пристроям, що реєструють ядерні частинки й випро­мінювання, виникла й почала розвиватися фізика атомного ядра й елементарних частинок. Саме вони подають необхідну інформа­цію про події в мікросвіті.

Реєструвальний прилад — це складна система, що може пере­бувати в нестійкому стані. У разі незначного збурювання, спри­чиненого частинкою, що пролетіла, починається процес переходу системи в новий, більш стійкий стан. Цей процес і дозволяє реє­струвати частинку.

1912 року Вільсон запропонував пристрій, у якому швидка за­ряджена частинка залишає слід, який можна спостерігати або на­віть безпосередньо фотографувати.

Дія камери Вільсона заснована на конденсації перенасиче­ної пари на йонах з утворенням крапельок води. Ці йони створює уздовж своєї траєкторії заряджена частка, що рухається. Крапель­ки утворюють видимий слід частинки, що пролетіла, — трек. За до­вжиною треку можна визначити енергію частинки, а за числом крапельок на одиницю довжини треку оцінюється її швидкість.

Російські фізики П. Л. Капіца і Д. В. Скобельцин запропонува­ли поміщати камеру Вільсона в однорідне магнітне поле. Магнітне поле діє на заряджену частинку, що рухається, з певною силою. Ця сила викривляє траєкторію частинки, не змінюючи модуля її швидкості. За кривизною треку можна визначити відношення за­ряду частки до її маси.

Зазвичай треки частинок у камері Вільсона не тільки спостері­гають, але й фотографують.



1952 р. американським ученим Д. Глейзером було запропоно­вано використовувати для виявлення треків частинок перегріту рі­дину. У цій рідині на йонах, що утворюються під час руху швидкої зарядженої частинки, виникають бульбашки пари, що дають види­мий трек. Камери такого типу були названі бульбашковими.

Перевага бульбашкової камери порівняно з камерою Вільсона обу­мовлена більшою густиною робочої речовини. Пробіги частинок уна­слідок цього виявляються досить короткими, і частинки навіть вели­ких енергій «застрягають» у камері. Це дозволяє спостерігати серію послідовних перетворень частинки й реакції, що нею зумовлюються.

---

Треки в камері Вільсона і бульбашковій камері — одне з голо­вних джерел інформації про поводження й властивості частинок.

2. Будова та принцип дії лічильника Гейгера

Лічильник Гейгера — один з найважливіших приладів для ав­томатичного підрахунку частинок. Дія лічильника заснована на ударній іонізації. Заряджена частинка пролітає в газі, відриваючи від атомів електрони, і створює позитивні йони та вільні електро­ни. Електричне поле між анодом і катодом прискорює електрони до енергій, за яких починається іонізація.

Лічильник Гейгера застосовується в основному для реєстрації електронів і γ-випромінювань.

Широке застосування лічильника Гейгера — Мюллера поясню­ється високою чутливістю, можливістю реєструвати різного роду випромінювання, порівняною простотою і невисокою вартістю установки. Лічильник було винайдено 1908 року Гейгером й удо­сконалено Мюллером.

Циліндричний лічильник Гейгера-Мюллера складається з ме­талевої трубки або металізованої зсередини скляної трубки й тонкої металевої нитки, натягнутої по осі циліндра. Нитка служить ано­дом, трубка — катодом. Трубка заповнюється розрідженим газом, у більшості випадків використовують благородні гази аргон і неон. Між катодом й анодом створюється напруга близько 1500 В.

Робота лічильника заснована на ударній іонізації. Гамма-кванти, що випускаються радіоактивним ізотопом, потрапляючи на стінки лічильника, вибивають із нього електрони. Електрони, рухаючись у газі і зіштовхуючись з атомами газу, вибивають з атомів електро­ни й створюють позитивні йони й вільні електрони. Електричне поле між катодом та анодом прискорює електрони до енергій, за яких по­чинається ударна йонізація. Виникає лавина йонів, і струм через лі­чильник різко зростає. При цьому на опорі R утворюється імпульс напруги, що подається в реєструвальний пристрій.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

? Чи можна за допомогою камери Вільсона реєструвати незаря-джені частинки?

? Які характеристики частинок можна визначити за допомо­гою камери Вільсона, яку помістили в магнітне поле?

? Чому не реєструються альфа-частинки за допомогою лічильни­ка Гейгера?

? Які фізичні явища лежать в основі дії камери Вільсона й лічиль­ника Гейгера?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1. Якісні питання

1. 
   Які особливості повинні мати прилади для реєстрації зарядже­них частинок?
   
2. 
   Які характеристики частинок можна визначити за допомогою камери Вільсона?
   

---

Смотрите также файлы

• Содержание Этапы развития цифрового телевидения.doc

• 1 раздел правоохранительные органы и правоохранительная деятельность.docx

• Кустов Никита рсо3.docx

• Тема 25. Пародонтальная хирургия. Операции на костной ткани челюстей альвеолотомия и альвеолоэктомия.docx

• Состояние ЗавершеныЗавершен пятница, 28 Апрель 2023, 00 56Прошло.pdf