Физика атомного ядра Выполнила: Великая Юлия 9 «А»

Содержание: Строение атома Строение атома Планетарная модель атома Планетарная модель атома Заряд ядер атома химического элемента по таблице Д.И. Менделеева Заряд ядер атома химического элемента по таблице Д.И. Менделеева

План Проблема: Проблема: все вещества состоят из атомов, но как устроен атом? что у него внутри? как это узнать? все вещества состоят из атомов, но как устроен атом? что у него внутри? как это узнать? Решение проблемы Решение проблемы Модель атома Дж.Дж. Томсона. Модель атома Дж.Дж. Томсона. Явление радиоактивности Явление радиоактивности Опыт Резерфорда по рассеиванию альфа частиц Опыт Резерфорда по рассеиванию альфа частиц Модель атома Э.Резерфорда Модель атома Э.Резерфорда Цель эксперимента Цель эксперимента Установка Установка Ход эксперимента Ход эксперимента Выводы: ядерная модель атома Выводы: ядерная модель атома Первоначальные сведения о строении атома Первоначальные сведения о строении атома Методы регистрации частиц Методы регистрации частиц Ядерные реакции Ядерные реакции

Модель атома Томсона Дж.Дж.Томсон - выдающийся ученый, директор знаменитой Кавендишской лаборатории, лауреат Нобелевской премии. Дж.Дж.Томсон открыл электрон. Дж.Дж.Томсон - выдающийся ученый, директор знаменитой Кавендишской лаборатории, лауреат Нобелевской премии. Дж.Дж.Томсон открыл электрон.электрон Дж.Дж.Томсон в 1903 году выдвинул гипотезу о том, что электрон находится внутри атома. Но атом в целом нейтральный, поэтому ученый предположил, что отрицательные электроны окружены в атоме положительно заряженным веществом. Атом, по мысли Дж. Томсона, очень похож на пудинг с изюмом: электроны, как "изюминки", а "каша" - положительно заряженное вещество атома. Дж.Дж.Томсон в 1903 году выдвинул гипотезу о том, что электрон находится внутри атома. Но атом в целом нейтральный, поэтому ученый предположил, что отрицательные электроны окружены в атоме положительно заряженным веществом. Атом, по мысли Дж. Томсона, очень похож на пудинг с изюмом: электроны, как "изюминки", а "каша" - положительно заряженное вещество атома. Джозеф Джон ТОМСОН ( )

История открытия радиоактивности Французский ученый Антуан Беккерель однажды летом 1835 года в Венеции наблюдал исключительную по красоте фосфоресценцию Адриатического моря. Спустя 61 год это явление стало одной из путеводных нитей, позволивших его внуку Анри Беккерелю сделать одно из великих открытий. Было замечено, что при облучении фосфорицирующих составов рентгеновскими лучами эти составы начинают фосфорицировать. Было сделано предположение, что при фосфоресценции эти вещества испускают рентгеновские лучи. Беккерель решил проверить это предположение на двойной соли урана, очень сильном фосфоресцирующем веществе. Оказалось, что оно даже без облучения испускает лучи ранее неизвестной природы. Беккерель выяснил, что за испускание лучей ответственны атомы урана. Мария Склодовская Кюри назвала это явление радиоактивностью. С того времени было обнаружено еще много радиоактивных элементов. Огромный вклад в изучение радиоактивности внес Э. Резерфорд. Он вместе с английским радиохимиком Ф. Содди доказал, что радиоактивность сопровождается самопроизвольным превращением химических элементов. Французский ученый Антуан Беккерель однажды летом 1835 года в Венеции наблюдал исключительную по красоте фосфоресценцию Адриатического моря. Спустя 61 год это явление стало одной из путеводных нитей, позволивших его внуку Анри Беккерелю сделать одно из великих открытий. Было замечено, что при облучении фосфорицирующих составов рентгеновскими лучами эти составы начинают фосфорицировать. Было сделано предположение, что при фосфоресценции эти вещества испускают рентгеновские лучи. Беккерель решил проверить это предположение на двойной соли урана, очень сильном фосфоресцирующем веществе. Оказалось, что оно даже без облучения испускает лучи ранее неизвестной природы. Беккерель выяснил, что за испускание лучей ответственны атомы урана. Мария Склодовская Кюри назвала это явление радиоактивностью. С того времени было обнаружено еще много радиоактивных элементов. Огромный вклад в изучение радиоактивности внес Э. Резерфорд. Он вместе с английским радиохимиком Ф. Содди доказал, что радиоактивность сопровождается самопроизвольным превращением химических элементов. К 1913 году все радиоактивные элементы были сведены в три семейства, представляющие собой цепочки превращений их родоначальников в стабильный свинец. Приведем одну из них. К 1913 году все радиоактивные элементы были сведены в три семейства, представляющие собой цепочки превращений их родоначальников в стабильный свинец. Приведем одну из них. Среди радиоактивных элементов были обнаружены элементы, неразличимые химически, но разные по массе. Эти группы элементов были названы "изотопами". Открытие радиоактивности было, фактически, открытием естественных изотопов, ведь все радиоактивные элементы были изотопами нерадиоактивных, таких как уран, торий, протактиний, актиний, радий, радон, полоний, свинец. Среди радиоактивных элементов были обнаружены элементы, неразличимые химически, но разные по массе. Эти группы элементов были названы "изотопами". Открытие радиоактивности было, фактически, открытием естественных изотопов, ведь все радиоактивные элементы были изотопами нерадиоактивных, таких как уран, торий, протактиний, актиний, радий, радон, полоний, свинец.

Явление радиоактивности Радиоактивность-способность атомов самопроизвольно распадаться с испусканием излучения высокой энергии. Радиоактивность-способность атомов самопроизвольно распадаться с испусканием излучения высокой энергии. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало магнитное поле, линии магнитной индукции которого перпендикулярны лучу. Вся установка размещалась в вакууме. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало магнитное поле, линии магнитной индукции которого перпендикулярны лучу. Вся установка размещалась в вакууме. В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления одно темное пятно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока откланялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее. Третья составляющая не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа лучей(ядра гелия или альфа частица); отрицательный- бета лучей(электроны, движущиеся со скоростью очень близкой к скорости света); нейтральный- гамма лучей(не являются частицей и не имеют заряда, следовательно это излучение) В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления одно темное пятно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока откланялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее. Третья составляющая не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа лучей(ядра гелия или альфа частица); отрицательный- бета лучей(электроны, движущиеся со скоростью очень близкой к скорости света); нейтральный- гамма лучей(не являются частицей и не имеют заряда, следовательно это излучение) Эти три вида излучения обладают разной проникающей способностью. Наименьшей из них обладают альфа лучи(слой бумаги в 0,1мм для них уже не прозрачен).Гораздо меньше поглощаются бета лучи. Наибольшей способностью обладают гамма лучи(Даже слой свинца в 1см для них не преграда) Эти три вида излучения обладают разной проникающей способностью. Наименьшей из них обладают альфа лучи(слой бумаги в 0,1мм для них уже не прозрачен).Гораздо меньше поглощаются бета лучи. Наибольшей способностью обладают гамма лучи(Даже слой свинца в 1см для них не преграда)

Опыт Резерфорда по рассеиванию альфа-частиц Масса каждой альфа-частицы примерно в 7300 раз больше массы электрона, а ее положительный заряд вдвое больше элементарного. В своем опыте Резерфорд бомбардировал альфа-частицами стеклянный экран. Между контейнером, из которого исходил пучок альфа-частиц и экраном Резерфорд поместил золотую фольгу, в толщине которой укладывалось примерно 400 атомов золота. Масса каждой альфа-частицы примерно в 7300 раз больше массы электрона, а ее положительный заряд вдвое больше элементарного. В своем опыте Резерфорд бомбардировал альфа-частицами стеклянный экран. Между контейнером, из которого исходил пучок альфа-частиц и экраном Резерфорд поместил золотую фольгу, в толщине которой укладывалось примерно 400 атомов золота. 1. Пучок альфа-частиц. 2. Радиоактивная крупица радия (Ra). 3. Свинцовый (Pb) контейнер. 4. Золотая (Au) фольга. 5. Стеклянный экран, покрытый кристаллами сульфида цинка (ZnS). В результате, большинство альфа-частиц пролетало через фольгу с незначительным изменением направления, о чем свидетельствовали вспышки сцинтилляции, наблюдаемые на экране. Но были и альфа- частицы, которые отскакивали от фольги почти в противоположную сторону. Отсюда Резерфорд сделал вывод, что в атомах существует положительный заряд. Им оказалось ядро, расположенное в центре атома. В результате, большинство альфа-частиц пролетало через фольгу с незначительным изменением направления, о чем свидетельствовали вспышки сцинтилляции, наблюдаемые на экране. Но были и альфа- частицы, которые отскакивали от фольги почти в противоположную сторону. Отсюда Резерфорд сделал вывод, что в атомах существует положительный заряд. Им оказалось ядро, расположенное в центре атома.

Установка опыта От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, a-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка, способных светиться под ударами быстрых заряженных частиц. Сцинтилляции (вспышки) на экране наблюдались глазом с помощью микроскопа. Наблюдения рассеянных a-частиц в опыте Резерфорда можно было проводить под различными углами к первоначальному направлению пучка. Было обнаружено, что большинство a- частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие a-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180° От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, a-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка, способных светиться под ударами быстрых заряженных частиц. Сцинтилляции (вспышки) на экране наблюдались глазом с помощью микроскопа. Наблюдения рассеянных a-частиц в опыте Резерфорда можно было проводить под различными углами к первоначальному направлению пучка. Было обнаружено, что большинство a- частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие a-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180° a- частиц (красные линии) направлялись на очень тонкую золотую фольгу (Ф). a- частицы после прохождения фольги попадали на экран, на котором фиксировались вспышки. М - микроскоп, в который наблюдались вспышки.

Модель опыта Резерфорда Такую картину наблюдал Резерфорд на самом деле: Такую картину наблюдал Резерфорд на самом деле: Красные маленькие кружки - изображают a-частицы Красные маленькие кружки - изображают a-частицы Синий большой круг - изображает атом Синий большой круг - изображает атом внизу вычисляется значение угла, на который отклоняются a- частицы. внизу вычисляется значение угла, на который отклоняются a- частицы. a-частицы в основном отклоняются на небольшие углы, но некоторые a-частицы (примерно 1 на 8000 штук) отклоняются на углы большие чем 90°. a-частицы в основном отклоняются на небольшие углы, но некоторые a-частицы (примерно 1 на 8000 штук) отклоняются на углы большие чем 90°. Вывод Резерфорда: В ЦЕНТРЕ АТОМА НАХОДИТСЯ ПЛОТНОЕ, МАССИВНОЕ, ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННОЕ ЯДРО, ВОКРУГ КОТОРОГО ДВИЖУТСЯ ЭЛЕКТРОНЫ. Вывод Резерфорда: В ЦЕНТРЕ АТОМА НАХОДИТСЯ ПЛОТНОЕ, МАССИВНОЕ, ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННОЕ ЯДРО, ВОКРУГ КОТОРОГО ДВИЖУТСЯ ЭЛЕКТРОНЫ.В ЦЕНТРЕ АТОМА НАХОДИТСЯ ПЛОТНОЕ, МАССИВНОЕ, ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННОЕ ЯДРО, ВОКРУГ КОТОРОГО ДВИЖУТСЯ ЭЛЕКТРОНЫ.В ЦЕНТРЕ АТОМА НАХОДИТСЯ ПЛОТНОЕ, МАССИВНОЕ, ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННОЕ ЯДРО, ВОКРУГ КОТОРОГО ДВИЖУТСЯ ЭЛЕКТРОНЫ.

Ядерная модель атома Резерфорда в центре атома находится положительно заряженное ядро в центре атома находится положительно заряженное ядро Вокруг ядра движутся электроны. Вокруг ядра движутся электроны. Заряд ядра равен номеру элемента в таблице Менделеева. Заряд ядра равен номеру элемента в таблице Менделеева. У нейтрального атома число электронов равно числу протонов в ядре У нейтрального атома число электронов равно числу протонов в ядре

Трудности модели атома Резерфорда Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, оказалась неспособной объяснить сам факт длительного существования атома, т. е. его устойчивость. По законам классической электродинамики, движущийся с ускорением заряд должен излучать электромагнитные волны, уносящие энергию. За короткое время (порядка 10–8 с) все электроны в атоме Резерфорда должны растратить всю свою энергию и упасть на ядро. То, что этого не происходит в устойчивых состояниях атома, показывает, что внутренние процессы в атоме не подчиняются классическим законам

Что такое атом В переводе с греческого "атом" означает "неделимый". На протяжении многих столетий атом считали пределом делимости вещества, мельчайшей частицей, которую можно было получить дроблением. В 19 веке ученые уже могли определить относительные массы и размеры химических элементов, хотя никто не знал, как они устроены. В переводе с греческого "атом" означает "неделимый". На протяжении многих столетий атом считали пределом делимости вещества, мельчайшей частицей, которую можно было получить дроблением. В 19 веке ученые уже могли определить относительные массы и размеры химических элементов, хотя никто не знал, как они устроены. С развитием естественных наук изменилось содержание понятия "атом". Современную модель строения атома предложил в 1911 году Э. Резерфорд. Эта модель получила название "планетарной". Но у нее был один существенный недостаток, который делал модель невозможной. Электроны, согласно классической механике, вращаясь вокруг ядра, должны были постоянно терять энергию и в конце концов упали бы на ядро. Эту проблему решил датский физик Нильс Бор, применив к атомной модели Резерфорда квантовую теорию Макса Планка. Согласно этой теории, электроны движутся вокруг ядра не по любым орбитам, а по определенным квантовым орбитам (некоторой сферической области вокруг на определенном расстоянии от ядра). Удерживаются электроны около ядра за счет электростатических сил (ядро заряжено положительно, а электроны - отрицательно), так как разноименные заряды притягиваются. С развитием естественных наук изменилось содержание понятия "атом". Современную модель строения атома предложил в 1911 году Э. Резерфорд. Эта модель получила название "планетарной". Но у нее был один существенный недостаток, который делал модель невозможной. Электроны, согласно классической механике, вращаясь вокруг ядра, должны были постоянно терять энергию и в конце концов упали бы на ядро. Эту проблему решил датский физик Нильс Бор, применив к атомной модели Резерфорда квантовую теорию Макса Планка. Согласно этой теории, электроны движутся вокруг ядра не по любым орбитам, а по определенным квантовым орбитам (некоторой сферической области вокруг на определенном расстоянии от ядра). Удерживаются электроны около ядра за счет электростатических сил (ядро заряжено положительно, а электроны - отрицательно), так как разноименные заряды притягиваются.

Состав ядра атома Ядро атома состоит из Z протонов (Z атомный номер). Оно имеет заряд (q = Ze). Положительно заряженные протоны, которые находятся в ядре атома, удерживаются на месте за счет ядерных сил. Ядерные силы это силы, которые связывают нуклоны в ядре. Эти силы иногда называют «великаном с большими ручками», так как они действуют на расстояниях, сравнимых с размерами самих нуклонов (порядка м). Они считаются самыми сильными в природе. Изотопы это атомы, которые имеют одинаковое количество протонов и разное количество нейтронов в ядре. То есть, такие атомы, заряд ядра которых одинаков, а массы – разны. Все изотопы данного элемента вступают в одни и те же химические реакции и образуют химические состояния почти неотличимые по летучести, растворимости и пр. Энергия связи ядра это величина, характеризующая энергию, которую необходимо затратить, чтобы отделить все нуклоны в ядре друг от друга. E = Δmc2, где Δm разность между массой составляющих ядро нуклонов, взятых в отдельности, и их массой в ядре. Благодаря открытию ядерных реакций появилась возможность искусственного превращения элементов. При всех ядерных реакциях суммарный заряд ядер и суммарное массовое число сохраняются. Это означает, что ядерные реакции протекают в соответствии с законами сохранения энергии и импульса.

Некоторые методы регистрации частиц Существует несколько приборов для регистрации частиц. Принципы их действия основаны на ударной ионизации(поток ионов) и конденсации. Существует несколько приборов для регистрации частиц. Принципы их действия основаны на ударной ионизации(поток ионов) и конденсации. Счётчики позволяют лишь регистрировать частицы и фиксировать некоторые её характеристики.В камере же Вильсона по следу частицы(т.е треку) можно определить саму частицу, скорость, энергию. Действие камеры основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды. Счётчики позволяют лишь регистрировать частицы и фиксировать некоторые её характеристики.В камере же Вильсона по следу частицы(т.е треку) можно определить саму частицу, скорость, энергию. Действие камеры основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды.

Камера- герметически закрытый сосуд, заполненный парами спирта или воды,близкие к насыщению. При резком опускании поршня, вызванном уменьшением давления, пар в камере адиабатно расширяется. Вследствие этого происходит охлаждение и пар становится перенасыщенным.Это неустойчивое состояние пара: пар легко конденсируется. Центрами конденсации становятся ионы, которые образует в рабочем пространстве камеры пролетевшая частица. Если частица проникает в камеру непосредственно перед расширением сразу после него,то на её пути возникают капельки воды.(эти капельки и образуют видимый след частицы- трек В зависимости от размеров камеры время восстановления рабочего режима от нескольких секунд до нескольких десятков минут. Камера- герметически закрытый сосуд, заполненный парами спирта или воды,близкие к насыщению. При резком опускании поршня, вызванном уменьшением давления, пар в камере адиабатно расширяется. Вследствие этого происходит охлаждение и пар становится перенасыщенным.Это неустойчивое состояние пара: пар легко конденсируется. Центрами конденсации становятся ионы, которые образует в рабочем пространстве камеры пролетевшая частица. Если частица проникает в камеру непосредственно перед расширением сразу после него,то на её пути возникают капельки воды.(эти капельки и образуют видимый след частицы- трек В зависимости от размеров камеры время восстановления рабочего режима от нескольких секунд до нескольких десятков минут. Для регистрации частиц также используется метод толстослойной фотоэмульсии. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра. Быстрая заряженная частица отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. Для регистрации частиц также используется метод толстослойной фотоэмульсии. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра. Быстрая заряженная частица отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение.

СПАСИБОЗАВНИМАНИЕ.