Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов. Модели атомов. Опыт Резерфорда

« Не существует ничего, кроме атомов»
Демокрит
«Начало вселенной-атомы и пустота. Миров бесчисленное множество. Ничего не возникает из небытия, не исчезает в небытие. Атомы бесчислены по величине и множеству, носятся же они во вселенной, кружась в вихре, и таким образом рождается все сложное: огонь, вода, воздух, земля.Последне- суть соединения некоторых атомов. Атомы же неизменяемы вследствие твердости»

«Науки делятся на две группы – на физику и собирание марок». Эрнест Резерфорд
(1871-1937)

Открытие радиоактивности
В 1896 году французский физик Антуан Анри Беккерель случайно обнаружил, что химический элемент уран самопроизвольно, без каких-либо внешних воздействий, испускает ранее неизвестные невидимые лучи, которые позже были названы радиоактивным излучением.
Радиоактивность - это способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению.
(1852-1908)

.
Исследование радиоактивности
В 1898 году французские ученые Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в гораздо более сильной степени, чем уран и торий. Так были открыты два неизвестных ранее радиоактивных элемента – полоний и радий.
Мария Кюри
Пьер Кюри

Исследование радиоактивности
За 10 лет совместной работы супруги Кюри сделали очень многое для изучения явления радиоактивности. Это был труд во имя науки. В 1903 году супруги Кюри были удостоены Нобелевской премии по физике.
Мари Кюри стала первой женщиной, удостоенной Нобелевской премии.
Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером больше 83 являются радиоактивными.

Открытие радиоактивности
1895год В.К. Рентген поведал миру об икс-лучах.
Эти лучи заинтересовали Антуана Анри Беккереля.
1896 год Анри Беккерель открыл самопроизвольное излучение солей урана.
26 декабря 1898года - Пьер и Мария Кюри называют это свойство радиоактивностью.
1905год А. Эйнштейн сформулировал основное уравнение фотоэффекта.
Исторические сведения

Радиоактивное излучение
Радиоактивность появились на земле со времени ее образования , и человек за всю историю развития своей цивилизации находился под влиянием естественных источников радиации. Земля подвержена радиационному фону, источниками которого служат излучения Солнца, космическое излучение, излучение от залегающих в Земле радиоактивных элементов.

Эрнест Резерфорд
РЕЗЕРФОРД Эрнст (1871-1937), английский физик, один из создателей учения о радиоактивности и строении атома, основатель научной школы, иностранный член-корреспондент РАН (1922) и почетный член АН СССР (1925). Директор Кавендишской лаборатории (с 1919). Открыл (1899) альфа- и бета-лучи и установил их природу. Создал (1903, совместно с Ф. Содди) теорию радиоактивности. Предложил (1911) планетарную модель атома. Осуществил (1919) первую искусственную ядерную реакцию. Предсказал (1921) существование нейтрона. Нобелевская премия (1908).

Эксперимент, доказывающий, что атом имеет сложный состав:
1899 год
«Опыты показывают, что излучение урана неоднородно по составу- в нем присутствуют, по крайней мере , два излучения различного типа, одно очень сильно поглощается , а другое имеет большую проникающую способность.

Виды радиоактивного излучения
β - лучи
γ - лучи
α - лучи

α - частица
Полностью ионизированный атом химического элемента гелия. Положительно заряжены.
m = 4 а.е.м. q =2e . Ее скорость 10000-20000 м/с

β - частица
Представляет собой – электрон
Его скорость доходит до 0,99 скорости света.

Гамма-частицы частицы
Вид электромагнитного излучения
Электромагнитное излучение
Скорость электромагнитных волн –300000км/с.

Проникающая способность
радиоактивного излучения

Виды радиоактивного излучения

Модели атомов
Модель Томсона
.
В 1903 г. Джозеф Джон Томсон предложил модель атома: * атомы представляют однородные шары из положительно заряженного вещества, в котором находятся электроны.
* суммарный заряд электронов равен положительному заряду атома . Атом в целом нейтрален. Эта модель получила название «пудинг», так как электроны были вкраплены в положительно заряженную среду, подобно изюму в пудинге.
Модель атома Томсона

Модели атомов
В 1911 г. Резерфорд предложил своим сотрудникам экспериментально проверить состоятельность модели атома Томсона Если модель атома Томсона соответствует действительности, то, пропуская через очень тонкую металлическую пленку узкий пучок быстрых α-частиц, экспериментаторы не должны обнаружить сколько-нибудь заметного отклонения этих частиц.

Модели атомов

Модели атомов
Резерфорд пришел к выводу - положительный заряд атома сосредоточен в очень малом объеме в центре атома, а не распределен по всему атому, как в модели Томсона.
Резерфорд предложил ядерную («планетарную») модель атома

Модели атомов
Модель Резерфорда
Модель атома Резерфорда
*Атомы любого элемента состоят из положительно заряженной части - ядра. Размеры ядра малы, п сравнению с размерами самого атома.
*В состав ядра входят положительно заряженные частицы – протоны ( позднее было установлено, что и нейтральные нейтроны).В ядре сконцентрирована вся масса атома.
*Вокруг ядра вращаются электроны, образующие так называемую электронную оболочку.

Ядерные силы
Ядерные реакции
Ядерные силы ( сильное взаимодействие)-силы, действующие между нуклонами в ядре и обеспечивающие существование устойчивых ядер

В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы
Фриц Штрассман
(1902-1980)
Отто Ган
(1879-1968)
Модель деления ядер урана при бомбардировке нейтроном
Деление ядер урана

Деление ядер урана
В природе встречается два вида изотопа урана: (99,3 %) и (0,7 %)
Две наиболее типичные реакции деления этого ядра имеют вид:
Энергия, которая выделяется при полном делении 1 кг урана = энергии, которая выделяется при полном сгорании 3000 т угля

Деление ядер урана
При делении ядра урана-235, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной ядерной реакцией.

Деление ядер урана
. Реакция деления ядер урана идет с выделением энергии в окружающую среду
Энергия, заключенная в ядрах атомов колоссальна! При полном делении всех ядер, имеющихся в 1г урана, выделилось бы столько же энергии, сколько выделяется при сгорании 2,5 т нефти.

Альберт Эйнштейн сравнил открытие радиоактивности с открытием огня, так как считал, что и огонь и радиоактивность – одинаково крупные вехи в истории цивилизации.

Влияние радиоактивного излучения на живые организмы
…
Утром 6 августа 1945 года американский бомбардировщик B-29 «Enola Gay» (командир экипажа — полковник Пол Тиббетс) сбросил на японский город Хиросима атомную бомбу «Little Boy» («Малыш»). Три дня спустя атомная бомба «Fat Man» («Толстяк») была сброшена на город Нагасаки.

Влияние радиоактивного излучения на живые организмы
Считается, что 140000 человек умерло в Хиросиме от взрыва и его последствий; аналогичная оценка для Нагасаки составляет 74000 человек.
Глазной зрачок жертвы ядерной бомбардировки, получившей радиационную катаракту.

Влияние радиоактивного излучения на живые организмы
Ущерб, нанесённый Нагасаки атомной бомбардировкой, не поддаётся описанию. На расстоянии между 1 км и 2 км от эпицентра около 80% домов обрушились и сгорели, и когда дым рассеялся, всё вокруг было усеяно трупами. О территории в радиусе 2 км от эпицентра говорят как о "зоне эпицентра".
.
.
Найдено около эпицентра: кости человеческой руки, застывшие в оплавленном куске стекла

Влияние радиоактивного излучения на живые организмы
Этот сожжённый заживо мальчик, с руками, как будто в агонии скрещёнными на груди, был среди мобилизованных учащихся в районе Ивакана (Iwakana). Он был ничем не защищённый от взрыва, прогремевшего в 700 метрах от него.
Хиросима, сожжённая дотла
Келоидные рубцы на теле человека, находившегося в 1,6 км от эпицентра

Поздние медицинские последствия атомной бомбардировки включают келоидные рубцы, "атомную" катаракту, лейкемию и другие раковые заболевания и вызванную внутриутробным облучением микроцефалию ("синдром маленькой головы").
Влияние радиоактивного излучения на живые организмы.

Атомные электростанции
АЭС оказались небезопасными.
До Чернобыльской аварии самой тяжелой в ядерной энергетике считалась авария 1979 года на американской АЭС Тримайл –Айленд близ г.Гаррисберга (штат Пельсинвания).
Казалось бы, АЭС очень выгодные станции! Но вся беда в том, что в случае аварии их радиоактивное топливо попадает в окружающую среду, вызывая смертельно опасную для человека лучевую болезнь и заражая местность на 300 лет.
Зараженную территорию обносят колючей проволокой, она становится непригодной для жизни.

Последствия Чернобыля…
Лучевая болезнь
Бесплодие
Генетические мутации
Поражения органов зрения
Поражения нервной системы
Ускоренное старение организма
Нарушение психического и умственного развития
Раковые заболевания.

Самыми большими и мощными реакторами на нашей планете являются: Фукусима I и Фукусима II в Японии.
Причиной разрушения АЭС послужили землетрясение и цунами, обрушившиеся на Японию.
Катастрофа в Японии 11.03.2011 на «Фукусима 1».
Никогда не пользуйтесь приборами с таким знаком! Если вы случайно встретите бесхозные приборы или устройство с таким знаком, обязательно поставьте об этом в известность органы санитарного надзора или полицию!
Рентгеновские обследования проходите не чаще 2-х раз в год!
Это знак радиационной опасности. Никогда не входите в помещения, имеющие такой знак!