"Физика (базовый и углублённый уровни) (в 2 частях)", Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И.; под ред. Орлова В.А. (ч.1); Генденштейн Л.Э., Кошкина А.В., Левиев Г.И. (ч. 2)
Радиоактивность — способность некоторых веществ самопроизвольно испускать проникающее излучение. Её обнаружил Анри Беккерель, заметив, что соли урана засвечивают фотопластинку даже через чёрную бумагу и без солнечного света. Мария и Пьер Кюри доказали, что такое свойство характерно не только для соединений урана, исследовали торий и выделили полоний и радий. Открытие стало началом изучения строения атома.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Радиоактивность — самопроизвольное испускание некоторыми веществами проникающего излучения. Слово «самопроизвольное» означает, что для начала процесса не нужно освещать, нагревать или иным образом воздействовать на вещество. Это понятие нужно, чтобы отличать радиоактивное излучение от обычного отражённого или полученного после освещения света.
Радиоактивное излучение — излучение, испускаемое радиоактивными веществами и способное, например, воздействовать на фотопластинку. Оно может быть невидимым для глаза, но обнаруживается по действию на вещество. Такое определение помогает связать невидимый процесс с наблюдаемым результатом: потемнением светочувствительного слоя.
Радиоактивное вещество — вещество, которое самопроизвольно испускает радиоактивное излучение. К первым изученным веществам относились соли урана, а позднее были найдены торий, полоний и радий. Термин нужен, чтобы называть не само излучение, а его источник.
Анри Беккерель изучал фосфоресценцию солей урана — свечение, которое продолжается некоторое время после освещения. Он предположил, что свечение может сопровождаться невидимым излучением, похожим по действию на свет: если оно проходит наружу, то должно воздействовать на фотопластинку. Поэтому учёный стал проверять не только наличие свечения, но и действие солей урана на светочувствительный материал.
В опыте Беккерель завернул фотопластинку в чёрную бумагу, чтобы исключить попадание на неё солнечного света, и положил сверху соли урана. После проявления на пластинке обнаружилось потемнение в области, соответствовавшей расположению солей. Бумага пропускала не видимый свет, а неизвестное проникающее излучение, поэтому результат нельзя было объяснить прямым освещением пластинки.
Затем выяснилось, что соли урана действуют на фотопластинку и тогда, когда их не освещали заранее. Это было решающим наблюдением: фосфоресценция предполагает предварительное поглощение энергии света, а здесь источник излучения находился в темноте. Следовательно, соли урана испускали излучение самопроизвольно, независимо от солнечного света.
Мария и Пьер Кюри продолжили исследование нового явления и проверили другие вещества. Мария Кюри обнаружила радиоактивность тория, поэтому стало ясно, что необычное свойство не является особенностью только урана. Изучая руды, Кюри выделили новые радиоактивные элементы — полоний и радий, причём их излучение оказалось значительно сильнее излучения урановых соединений.
Открытие радиоактивности изменило представления о неделимости атома. Если атомы некоторых веществ сами испускают излучение, значит, внутри них происходят процессы, связанные с превращениями и внутренним строением. Поэтому опыт Беккереля и работы Кюри стали началом систематического изучения атомных явлений.
| Исследователь | Что исследовал | Наблюдение | Вывод или результат |
|---|---|---|---|
| Анри Беккерель | Фосфоресценцию и действие солей урана на фотопластинку | Пластинка темнела через чёрную бумагу, в том числе без предварительного освещения солей | Соли урана самопроизвольно испускают проникающее излучение; открыта радиоактивность |
| Мария и Пьер Кюри | Радиоактивность различных веществ и урановых руд | Излучение обнаруживалось у тория и у новых веществ, выделенных из руды | Обнаружена радиоактивность тория; выделены полоний и радий |
Таблицу удобно читать слева направо: сначала определяется исследователь, затем его объект и наблюдение. Последний столбец показывает, как наблюдаемый факт превратился в научный вывод или новое открытие.
При сравнении строк обратите внимание на последовательность: Беккерель обнаружил явление на примере солей урана, а Кюри расширили область поиска и нашли другие радиоактивные вещества.
Условие. Соли урана лежали на чёрной бумаге, под которой находилась фотопластинка. После проявления на ней обнаружилось потемнение. Нужно определить, какой вывод позволяет сделать наблюдение.
Ответ. Соли урана испускают проникающее излучение, которое проходит через чёрную бумагу и засвечивает фотопластинку.
Условие. Беккерель предполагал, что свечение солей после освещения вызывает почернение фотопластинки. Как опыт с солями, которые не освещали солнцем, проверяет это предположение?
Ответ. Опыт опровергает объяснение через фосфоресценцию: соли урана испускают излучение самопроизвольно, даже находясь в темноте.
Условие. Фотопластинка темнеет под образцами двух веществ: солью урана и соединением тория. Как интерпретировать результат и связать его с исследованиями Кюри?
Ответ. Радиоактивностью обладает не только соль урана, но и соединение тория. Это расширило представления о радиоактивных веществах и соответствовало результатам Марии и Пьера Кюри.
Считать, что соли урана светились под чёрной бумагой. Чёрная бумага не пропускала солнечный свет, а потемнение пластинки показывало действие испускаемого излучения. Проверьте себя: спрашивайте, что именно наблюдал глаз, а что обнаружила фотопластинка.
Приписывать Беккерелю открытие радия и полония. Беккерель обнаружил излучение солей урана, тогда как новые элементы выделили Мария и Пьер Кюри. Чтобы не ошибиться, связывайте фамилию Беккереля с первым опытом, а фамилии Кюри — с расширением исследований и новыми элементами.
Думать, что радиоактивность возникает только после освещения. Такой вывод появился из-за смешения радиоактивности с фосфоресценцией, но опыт в темноте его опроверг. Проверка проста: вспомните, темнела ли пластинка, когда соли заранее не освещали.
Смешивать радиоактивное излучение с видимым свечением. Воздействие на фотопластинку ещё не означает, что излучение видно глазом. Проверяйте признак явления: фотопластинка фиксирует действие излучения, а не обязательно его видимость.
До изучения темы нужно знать, что фотопластинка темнеет под действием света, а непрозрачная бумага защищает её от видимого излучения. Это позволяет понять логику опыта: если бумага закрывает свет, но пластинка всё равно меняется, действует другой вид излучения.
Дальше радиоактивность связывается со строением атомного ядра, видами радиоактивного излучения и законом радиоактивного распада. Открытие Беккереля даёт исходную экспериментальную основу для этих тем.
Как Беккерель обнаружил радиоактивность?
Он исследовал фосфоресценцию солей урана и проверял, могут ли они действовать на фотопластинку. Пластинка, защищённая от солнечного света чёрной бумагой, потемнела рядом с солями урана, поэтому Беккерель сделал вывод об испускании невидимого излучения.
Почему фотопластинка темнела, если соли урана были завёрнуты в чёрную бумагу?
Чёрная бумага задерживала видимый солнечный свет, но не препятствовала прохождению излучения от солей урана. Это излучение воздействовало на светочувствительный слой фотопластинки и вызвало его потемнение.
Зависело ли излучение солей урана от солнечного света?
Нет. Пластинка темнела даже тогда, когда соли урана не освещали предварительно и хранили в темноте. Значит, излучение возникало самопроизвольно, а не было следствием фосфоресценции.
Что именно обнаружили Мария и Пьер Кюри?
Кюри обнаружили радиоактивность тория и установили, что радиоактивность не ограничивается соединениями урана. Они также выделили новые радиоактивные элементы — полоний и радий.
Чем радиоактивное излучение отличается от видимого свечения?
Видимое свечение воспринимается глазами как свет, а радиоактивное излучение может быть невидимым. О его наличии можно судить по действию на фотопластинку, ионизации веществ и другим эффектам.
1. Открытие радиоактивности
