Ядерна фізика 11 клас

Ядерна фізика Упорядник Левченко І.А. Вчитель фізики Черкаської гімназії № 31

1.Історія вивчення атома. Ядерна модель атома

Стародавні греки

Стародавні греки Стародавні греки вважали, що матеріальний світ складається з найдрібніших частинок і порожнечі, тобто не є суцільним. Існує чотири основні елементи: земля, вогонь, повітря, вода

Стародавні греки Вони вважали, що атоми є комбінацією основних в певних пропорціях: декілька різних порцій землі, вогню, повітря чи води утворювали складні елементи

Стародавні греки Демокрит Абдерський (460 до н. е. – 370 до н. е.) давньогрецький філософ

Стародавні греки Давньогрецький вчений Демокрит назвав найдрібніші частинки атомами, що в перекладі з грецької мови означає «неподільні»

Модель атома Томсона Джозеф Джон Томсон (18.12.1856 – 30.08. 1940) англійський фізик

Модель атома Томсона У 1897 році Джозеф Джон Томсон, виконавши серію дослідів, встановив, що атоми є подільними. З будь-якого хімічного елемента можуть бути вирвані електрони

Модель атома Томсона 1897 р. англійський фізик Джон Джозеф Томсон відкрив електрон. Припустив, що атом – позитивно заряджена куля, всередині якої містяться негативно заряджені електрони. «Пудингова» модель – пиріг з родзинками (кекс).

Модель атома Томсона 1904 р.

Модель атома Томсона 1904 р.

Модель атома Томсона 1904 р.

Модель атома Томсона Вже в 1904 році він зображав модель атома у вигляді суцільної кульки з рівномірно розташованим по об'єму додатнім зарядом

Модель атома Томсона В середині кульки знаходяться електрони подібно родзинкам в кексі (за його версією – в пудингу). Звідси і назва «пудингова» модель

Дослід Резерфорда Ернест Резерфорд (30.08.1874-19.10.1937) британський фізик новозеландського походження

Дослід Резерфорда В 1911 році англійський фізик Ернест Резерфорд провів дослід. Він створив прилад, в якому тонкий лист золотої фольги опромінювався α-частинками

Дослід Резерфорда Модель Томсона не відповідала дослідним фактам Дослідне підтвердження невідповідності моделі Томсона

Дослід Резерфорда 1911 р.

Дослід Резерфорда Пролітаючи крізь фольгу, α-частинки потрапляли на екран, вкритий сірчистим цинком. При зіткненні з ним виникали світлові спалахи, які спостерігали за допомогою мікроскопа

Дослід Резерфорда Резерфорд встановив, що позитивний заряд атома і майже вся його маса зосереджена у його центральній частині – атомному ядрі. На великій відстані від ядра швидко рухаються електрони

Дослід Резерфорда Лінійні розміри атома В ядрі зосереджена практично вся маса атома

Дослід Резерфорда α-частинка – ядро атома Гелію

Дослід Резерфорда Схематичний дослід Резерфорда

Дослід Резерфорда Рух електронів був подібним до руху планет навколо Сонця. Цю модель атома назвали планетарною моделлю атома (ядерна модель)

Планетарна модель атома

Планетарна модель атома

Ядерна модель атома

Ядерна модель атома

Ядерна модель атома

Ядерна модель атома

2.Склад атомних ядер. Ядерні реакції

Ернест Резерфорд В 1919році Ернест Резерфорд, опромінюючи альфа-частинками газ азоту, виявив в ньому певну кількість атомів водню. Це була перша штучно викликана ядерна реакція

Ернест Резерфорд В 1919 році відкрив протон – позитивно заряджену частинку

Джеймс Чедвік (20.10.1891-24.07.1974) англійський фізик

Джеймс Чедвік В 1932 році поставив дослід, в ході якого бомбардував атоми берилію високоенергетичними альфа-частинками. В результаті ядерної реакції з ядра берилію вилітала частинка, згодом названа нейтроном. За своє відкриття Чедвік вже через три роки отримав Нобелівську премію.

Джеймс Чедвік В 1932 році відкрив нейтрон – частинку, що не мала заряду

Вернер Карл Гейзенберг (5.12.1901-1.02.1976) німецький фізик-теоретик

Дмитро Дмитрович Іваненко (16 (29).07.1904-30.12.1994) український фізик-теоретик

Протонно-нейтронна модель ядра

Протонно-нейтронна модель ядра ядра всіх хімічних елементів складаються із нуклонів: протонів та нейтронів; заряд ядра обумовлений тільки протонами; число протонів в ядрі дорівнює порядковому номеру елемента; число нейтронів дорівнює різниці між атомним числом та числом протонів:

Протонно-нейтронна модель ядра

3. Енергія зв'язку

Енергія зв'язку атомного ядра – це енергія, яка необхідна для повного розщеплення ядра на окремі нуклони, або енергія, яка виділяється при утворенні ядра з вільних нуклонів

4. Радіоактивність

Антуан Анрі Беккерель (15.12.1852-25.08.1908) французький фізик

Антуан Беккерель В 1896 році Антуан Беккерель відкрив явище природної радіоактивності – властивості самочинно випускати випромінювання. Лауреат Нобелівської премії з фізики, 1903 рік.

П'єр Кюрі (15.05.1859-19.04.1906) французький учений-фізик

Марія Склодовська- Кюрі (7.11.1867-4.07.1934) французький фізик і хімік, педагог

1898 рік П'єр та Марія відкрили два нові радіоактивні елементи – полоній та радій. Лауреати Нобелівської премії з фізики, 1903 рік.

Існують різні види радіоактивного випромінювання:

показали, що радіоактивне випромінювання має різний електричний заряд: α-частинки — позитивний, β-частинки — негативний і γ-промені — електрично нейтральний Дослідження методом відхилення в магнітному полі, проведені Марією Склодовською-Кюрі, а згодом й Ернестом Резерфордом,

Аркуш паперу повністю затримує α-частинки (α-частинки — це ядра атома гелію, що містять 2 протони та 2 нейтрони)

Щоб затримати β-частинки, потрібен шар металу завтовшки близько 3 мм. Органічне скло також їх затримує (β-частинки — це потік швидких електронів)

Для поглинання γ-променів потрібен шар свинцю завтовшки понад 20 см (γ-промені — це короткохвильовий вид електромагнітного випромінювання)

Фредерік Жоліо-Кюрі (19.03.1900-14.08.1958) французький фізик, громадський діяч

Ірен Жоліо-Кюрі (12.10.1897-17.03.1956) французька вчена

1934 рік Фредерік та Ірен уперше одержали штучну радіоактивність. Лауреати Нобелівської премії з фізики, 1935р.

мікрочастинки

5. Закон радіоактивного розпаду

Закон радіоактивного розпаду

Закон радіоактивного розпаду

Приклади розв'язування задач

2. Елемент резерфордій одержали, опромінюючи плутоній ядрами . Написати реакцію, коли відомо, що в результаті утворюється ще чотири нейтрони

3. Визначити енергію зв'язку ядра алюмінію та питому енергію зв'язку

4. Середній час життя радіоактивного кобальту становить 7,35 року. Чому дорівнює період піврозпаду?

5. Скільки радіоактивних ядер кобальту лишиться через місяць, якщо період піврозпаду 71 день?