ТЕМА УрокА «открытие Радиоактивности.

Альфа-, бетА - и гамма-излучения.»

Цели урока.

Образовательные – расширение представлений учащихся о физической картине мира на примере явления радиоактивности; изучить закономерности

Развивающие – продолжить формирование умений: теоретическому методу исследования физических процессов; сравнивать, обобщать; устанавливать связи между изучаемыми фактами; выдвигать гипотезы и обосновывать их.

Воспитывающие – на примере жизни и деятельности Марии и Пьера Кюри показать роль ученых в развитии науки; показать неслучайность случайных открытий; (мысль: ответственность ученого, первооткрывателя за плоды своих открытий),продолжить формирование познавательных интересов, навыков коллективной, в сочетании с самостоятельной работой.

Дидактический тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.

Форма проведения урока: традиционная

Необходимое оборудование и материалы :

Знак радиоактивной опасности; портреты ученых, компьютер, проектор, презентация, рабочая тетрадь для обучающихся, периодическая таблица Менделеева.

Методы:

• информационный метод (сообщения обучающихся)
• проблемный

Оформление: на доске написано тема и эпиграф урока.

«Ничего не надо бояться – надо лишь понять неизвестное»

Мария Склодовская- Кюри.

КОНСПЕКТ УРОКА

Мотивация обучающихся

Сконцентрировать внимание обучающихся на изучаемом материале, заинтересовать их, показать необходимость и пользу изучения материала. Радиация – это необычные лучи, которые глазом не видно и вообще нельзя никак почувствовать, но которые могут проникать даже через стены и пронизывать человека.

Этапы урока .

• Организационный этап.
• Этап подготовки к изучению новой темы, мотивация и актуализация опорных знаний.
• Этап усвоения новых знаний.
• Этап закрепления новых знаний.
• Этап подведения итогов, информация о домашнем задании.
• Рефлексия.

• . Организационный момент

Сообщение темы и цели урока

2.Этап подготовки к изучению новой темы

Актуализация наличных знаний обучающихся в форме проверки домашнего задания и беглого фронтального опроса обучающихся.

Показываю знак радиоактивной опасности и задаю вопрос: « Что означает этот знак? В чем опасность радиоактивного излучения?»

3.Этап усвоения новых знаний (25 мин)

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.

Что же такое радиация? Как она возникает? Какие виды радиации существуют? И как от нее защититься?

Слово «радиация» происходит от латинского radius и обозначает луч. В принципе радиация – это все виды существующих в природе излучений – радиоволны, видимый свет, ультрафиолет и так далее. Но излучения бывают различными, некоторые из них полезны, некоторые вредны. Мы в обычной жизни привыкли словом радиация называть вредное излучение, возникающее вследствие радиоактивности некоторых видов вещества. Разберем, как на уроках физики объясняют явление радиоактивности

Открытие радиоактивности Анри Беккерелем .

Возможно, об Антуане Беккереле осталась бы лишь память как о весьма квалифицированном и добросовестном экспериментаторе, но не более, если бы не то, что произошло 1 марта в его лаборатории.

Открытие радиоактивности произошло благодаря счастливой случайности. Беккерель долгое время исследовал свечение веществ, предварительно облученных солнечным светом. Он завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет. После проявления фотопластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Беккерель думал, что излучение урана возникает под влиянием солнечных лучей. Но однажды, в феврале 1896г., провести ему очередной опыт не удалось из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на нее сверху медный крест, покрытый солью урана. Проявив на всякий случай пластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчетливой тени креста. Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких либо внешних влияний создают какое-то излучение. Начались интенсивные исследования. Вскоре Беккерель установил важный факт: интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате, и не зависит от того в какие соединения он входит. Следовательно, излучение присуще не соединениям, а химическому элементу урану. Затем подобное качество было обнаружено и у тория.

Беккерель Антуан Анри французский физик. Окончил политехническую школу в Париже. Основные работы посвящены радиоактивности и оптике. В 1896г открыл явление радиоактивности. В 1901г обнаружил физиологическое действие радиоактивного излучения. В 1903г Беккерель удостоен Нобелевской премии за открытие естественной радиоактивности урана. (1903, совместно с П. Кюри и М. Склодовской-Кюри).

Открытие радия и полония.

В 1898 году другие французские ученые Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в гораздо большей степени, чем уран и торий. Так были открыты два неизвестных ранее радиоактивных элемента - полоний и радий, Это был изнурительный труд, в течение долгих четырех лет супруги почти не выходили из своего сырого и холодного сарая. Полоний (Po-84) был назван в честь родины Марии – Польши. Радий (Ra-88)– лучистый, термин радиоактивность предложен был Марией Склодовской. Радиоактивными являются все элементы с порядковыми номерами более 83, т.е. расположенными в таблице Менделеева после висмута. За 10 лет совместной работы они сделали очень многое для изучения явления радиоактивности. Это был беззаветный труд во имя науки – в плохо оборудованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств Препарат радия исследователи получили в 1902 году в количестве 0,1 гр. Для этого им потребовалось 45 месяцев напряженного туда и более 10000 химических операций освобождения и кристаллизации.

Недаром Маяковский сравнивал поэзию с добычей радия:

«Поэзия – та же добыча радия. В грамм добыча, в год труды. Изводишь единого слова ради тысячи тонн словесной руды.»

В 1903 году за открытие в области радиоактивности супругам Кюри и А.Беккерелю была присуждена Нобелевская премия по физике.

РАДИОАКТИВНОСТЬ –

Это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра, испуская при этом различные частицы:

всякий самопроизвольный радиоактивный распад экзотермичен, то есть происходит с выделением тепла.

Сообщение обучающегося

Мария Склодовская-Кюри – польский и французский физик и химик, один из основоположников учения о радиоактивности родилась 7 ноября 1867 в Варшаве. Она первая женщина – профессор Парижского университета. За исследования явления радиоактивности в 1903 г., совместно с А. Беккерелем получила Нобелевскую премию по физике, а в 1911 г. за получение радия в металлическом состоянии – Нобелевскую премию по химии. Умерла от лейкемии 4 июля 1934 г. Заключенное в свинцовый гроб тело Марии Склодовской-Кюри до сих пор излучает радиоактивность с интенсивностью 360 беккерель/М3 при норме около 13 бк/М3... Ее похоронили вместе с мужем…

Сообщение обучающегося

– Пьер Кюри - французский физик, один из создателей учения о радиоактивности. Открыл (1880) и исследовал пьезоэлектричество. Исследования по симметрии кристаллов (принцип Кюри), магнетизму (закон Кюри, точка Кюри). Совместно с женой М. Склодовской-Кюри открыл (1898) полоний и радий, исследовал радиоактивное излучение. Ввел термин «радиоактивность». Нобелевская премия (1903, совместно со Склодовской-Кюри и А. А. Беккерелем).

Сложный состав Радиоактивного излучения

В 1899 году под руководством английского ученого Э. Резерфорда, был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения.

В результате опыта, проведенного под руководством английского физика, было обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т.е. оно имеет сложный состав.

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).

Классический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения.

Препарат радия помещали в свинцовый контейнер с отверстием. Напротив отверстия помещали фотопластинку. На излучение действовало сильное магнитное поле.

Почти 90 % известных ядер нестабильны. Радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно заряженные (α-частицы – ядра гелия), отрицательно заряженные (β-частицы – электроны) и нейтральные (γ-частицы – кванты коротковолнового электромагнитного излучения). Магнитное поле позволяет разделить эти частицы.

• Древнегреческий философ Демокрит предположил, что тела состоят из мельчайших частиц - атомов (в переводе неделимые).
• К концу XIX в. появились экспериментальные факты, доказывающие, что атом имеет сложную структуру.

Экспериментальные факты, доказывающие сложное строение атома

• Электризация тел
• Ток в металлах
• Явление электролиза
• Опыты Иоффе-Милликена

Открытие радиоактивности

в 1896 г. А. Беккерелем.

• Уран самопроизвольно испускает невидимые лучи

Свойства лучей

• Ионизируют воздух
• Разрежают электроскоп
• Не зависит от того, в какие соединения входит уран

83 – радиоактивны " width="640"

Исследования продолжили Мария и Пьер Кюри

• торий 1898г,
• полоний,
• радий (лучистый)

z 83 – радиоактивны

• - испускание ядрами некоторых элементов различных частиц: α -частиц; электронов; γ -квантов (α , β , γ -излучения).
• - способность атомов некоторых радиоактивных элементов к самопроизвольному излучению

Состав радиоактивного излучения

1899 г Э. Резерфорд

В магнитном поле пучок радиоактивного излучения разделялся на три составляющие:

• Положительно заряженные – α -частицы
• Отрицательно заряженные – β - частицы
• Нейтральная компонента излучения – γ -излучение

Все излучения обладают разной проникающей способностью

Задерживаются

• Лист бумаги 0,1 мм – α -частицы
• Алюминий 5 мм – α -частицы, β - частицы
• Свинец 1 см – α -частицы, β - частицы, γ -излучение

Природа α -частиц

• Ядра атомов гелия
• m = 4 а.е.м.
• q = 2 e
• V = 10000-20000 км/с

Природа β -частиц

• Электроны
• V = 0,99с
• с – скорость света

Природа γ -излучения

• Электромагнитные волны (фотоны)
• λ = 10 - 10 м
• Ионизируют воздух
• Действуют на фотопластинку
• Не отклоняются магнитным полем

ИНТЕРЕСНО!

Грибы являются накопителями радиоактивных элементов, в частности цезия. Все виды исследованных грибов можно разделить на четыре группы: - слабо накапливающие - опенок осенний; - средне накапливающие - белый гриб, лисичка, подберезовик; - сильно накапливающие - груздь черный, сыроежка, зеленуха; - аккумуляторы радионуклидов - масленок, польский гриб.

К СОЖАЛЕНИЮ!

• Жизнь обоих поколений ученых – физиков Кюри была в прямом смысле принесена ей в жертву науке. Мария Кюри, ее дочь Ирэн и зять Фредерик Жолио-Кюри умерли от лучевой болезни, возникшей в результате многолетней работы с радиоактивными веществами.
• Вот что пишет М.П.Шаскольская: «В те далекие годы, на заре атомного века, первооткрыватели радия не знали о действии излучения. Радиоактивная пыль носилась в их лаборатории. Сами экспериментаторы спокойно брали руками препараты, держали их в кармане, не ведая о смертельной опасности. К счетчику Гейгера поднесен листок из блокнота Пьера Кюри (через 55 лет после того, как в блокноте велись записи!), и ровный гул сменяется шумом, чуть ли не грохотом. Листок излучает, листок как бы дышит радиоактивностью...»

Радиоактивный распад

• - радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно.

Радиоактивность -

Открытие - 1896 год

• явление самопроизвольного превращения

неустойчивых ядер в устойчивые,

сопровождающееся испусканием

частиц и излучением энергии.

Исследования радиоактивности

Все химические элементы,

начиная с номера 83 ,

обладают радиоактивностью

1898 год –

открыты полоний и радий

Природа радиоактивного излучения

скорость до 1000000км/с

Виды радиоактивных излучений

• Естественная радиоактивность;

• Искусственная радиоактивность.

Свойства радиоактивных излучений

• Ионизируют воздух;
• Действуют на фотопластинку;
• Вызывают свечение некоторых веществ;
• Проникают через тонкие металлические пластинки;
• Интенсивность излучения пропорциональна

концентрации вещества;

• Интенсивность излучения не зависит от внешних факторов (давление, температура, освещенность, электрические разряды).

Защита от радиоактивных

излучений

Нейтроны – вода, бетон, земля (вещества, имеющие невысокий атомный номер)

Рентгеновские лучи, гамма-излучение –

чугун, сталь, свинец, баритовый кирпич, свинцовое стекло (элементы с высоким атомным номером и имеющие большую плотность)

Радиоактивные превращения

Правило смещения

Изотопы

1911 год, Ф.Содди

Существуют ядра

одного и того же химического элемента

с одинаковым числом протонов,

но различным числом нейтронов – изотопы.

Изотопы имеют одинаковые

химические свойства

(обусловлены зарядом ядра),

но разные физические свойства

(обусловлено массой).

Закон радиоактивного распада

Период полураспада Т –

интервал времени,

в течение которого активность

радиоактивного элемента

убывает в два раза.

Радиоактивность вокруг нас (по данным Зеленкова А.Г.)

Методы регистрации ионизирующих излучений

Поглощенная доза излучения –

Отношение энергии ионизирующего

Излучения, поглощенной веществом,

к массе этого вещества.

1 Гр = 1 Дж/кг

Естественный фон на человека 0,002 Гр/год;

ПДН 0,05 Гр/год или 0,001 Гр/нед;

Смертельная доза 3-10 Гр за короткое время

Сцинтилляционный счетчик

В 1903 году У.Крукс

заметил, что частицы,

испускаемые радиоактивным

веществом, попадая на

покрытый сернистым

цинком экран, вызывает

его свечение.

ЭКРАН

Устройство было использовано Э.Резерфордом.

Сейчас сцинтилляции наблюдают и считают

с помощью специальных устройств.

Счетчик Гейгера

В наполненной аргоном трубке пролетающая

через газ частичка ионизирует его,

замыкая цепь между катодом и анодом

и создавая импульс напряжения на резисторе.

Камера Вильсона

1912 г.

Камера заполнена смесью аргона и азота с насыщенными

парами воды или спирта. Расширяя газ поршнем,

переохлаждают пары. Пролетающая частица

ионизирует атомы газа, на которых конденсируется пар,

создавая капельный след (трек).

Пузырьковая камера

1952 г.

Д.Глейзер сконструировал камеру, в которой можно

Исследовать частицы большей энергии, чем в камере

Вильсона. Камера заполнена быстро закипающей жидкостью

сжиженный пропан, гидроген). В перегретой жидкости

исследуемая частица оставляет трек из пузырьков пара.

Искровая камера

Изобретена в 1957 г. Заполнена инертным газом.

Плоскопараллельные пластины расположены близко

друг к другу. На пластины подается высокое напряжение.

При пролете частицы вдоль её траектории проскакивают

искры, создавая огненный трек.

Толстослойные фотоэмульсии

Пролетающая сквозь

фотоэмульсию заряженная

частица действует на

зерна бромистого

серебра и образует

скрытое изображение.

При проявлении

фотопластинки образуется

след - трек.

Преимущества: следы

не исчезают со временем

и могут быть тщательно

изучены.

Метод разработан

В 1958 году

Ждановым А.П. и

Мысовским Л.В.

Получение радиоактивных изотопов

Получают радиоактивные изотопы

в атомных реакторах и на ускорителях

элементарных частиц.

С помощью ядерных реакций можно

получить радиоактивные изотопы

всех химических элементов,

существующих в природе только

в стабильном состоянии.

Элементы под номерами 43, 61, 85 и 87

Вообще не имеют стабильных изотопов

И впервые были получены искусственно.

С помощью ядерных реакций получены

Трансурановые элементы,

начиная с нептуния и плутония

( Z = 93 - Z = 108)

Применение радиоактивных изотопов

Меченые атомы: химические свойства

Радиоактивных изотопов не отличаются

от свойств нерадиоактивных изотопов тех

же элементов. Обнаружить радиоактивные

изотопы можно по их излучению.

Применяют: в медицине, биологии,

криминалистике, археологии,

промышленности, сельском хозяйстве.