«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГЕОЛОГИИ И ГИДРОГЕОЛОГИИ

Реферат

на тему:

«Альфа-распад. Энергия, область радиоактивных ядер, спектр частиц. Взаимодействие с веществом»

Выполнил: студент 1 курса, группы 03-504

Абызов Алексей Владимирович

Проверил: кандидат физико-математических наук

Аринин Виталий Валерьевич

Казань — 2016

Оглавление

Введение. 3

Ядерная физика. 4

Альфа-распад 7

Энергия α-частиц 10

Радиоактивность. Спектр частиц 11

Взаимодействие α-частиц с веществом. 17

Воздействие α-частиц на человека. 17

Вывод. 19

Список литературы: 20

Введение.

Фи́зика (от др.-греч. природа) — область естествознания. Наука о простейших и наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении. Законы физики лежат в основе естествознания. В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё то, чем славится современное общество появилось в результате применения на практике физических открытий.

Физическое понимание процессов, происходящих в природе, постоянно развивается. Первобытные люди боялись абсолютно всего потому, что не могли дать объяснения. Возьмем, к примеру, огонь. Сегодня без него мы не представляем жизни. Готовка пищи, двигатели, отопление – множество сфер человеческой жизни связано с огнем. А представьте какой страх был перед ним у наших первых предков: святящийся, обжигающий объект, который не щадит на своем пути ничего. Большинство новых открытий вскоре получают применение в технике и промышленности. Однако новые исследования постоянно поднимают новые загадки и обнаруживают явления, для объяснения которых требуются новые физические теории. Несмотря на огромный объём накопленных знаний, современная физика ещё очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.

Физика, в свою очередь делится на разделы:

• Механика

• Молекулярная физика и термодинамика

• Оптика

• Электродинамика

• Ядерная физика и др.

Мой сегодняшний доклад из раздела именно ядерной физики.

Ядерная физика.

Я́дерная фи́зика — раздел физики изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции).

Первое явление из области ядерной физики было открыто в 1896 г. Анри Беккерелем (рис 1). Это естественная радиоактивность солей урана, проявляющаяся в самопроизвольном испускании невидимых лучей, способных вызывать ионизацию воздуха и почернение фотоэмульсий. Через два года Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри открыли радиоактивность тория и выделили из солей урана полоний и радий, радиоактивность которых оказалась в миллионы раз сильнее радиоактивности урана и тория.

Антуан Анри Беккерель (фр. Antoine Henri Becquerel; 15 декабря 1852 — 25 августа 1908) — французский физик, лауреат Нобелевской премии по физике и один из первооткрывателей радиоактивности.

Рис 1. Антуан Анри Беккерель (1852 – 1908)

Детальное экспериментальное изучение радиоактивных излучений было произведено Резерфордом в 1899г. (Рис 2). Он показал, что радиоактивные излучения неоднородны и состоят из 2 типов лучей, названных, соответственно, α- и β-лучами (γ-лучи были открыты уже в 1900г. Ф. Вилардом (французский физик). Бета-лучи состоят из отрицательно заряженных электронов, альфа-лучи — из положительно заряженных частиц (альфа-частиц, которые, как выяснилось несколько позднее, являются ядрами гелия-4), гамма-лучи аналогичны лучам Рентгена (не имеют заряда), только значительно более жесткие. Все это стало ясно благодаря опытам Резерфорда.

Опыты Резерфорда.

Опыт состоял в следующем. Радиоактивный препарат помещали на дно узкого канала свинцового цилиндра, напротив помещалась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало магнитное поле. При этом вся установка находилась в вакууме. В магнитном поле пучок распадался на три части. Две составляющие первичного излучения отклонялись в противоположные стороны, что указывало на наличие у них зарядов противоположных знаков. Третья составляющая сохраняла прямолинейность распространения, что означало отсутствие заряда.

Рис 2. Опыт Резенфорда.

Следующий опыт, сделанный Резерфордом совместно с Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом в 1909 году, поменял представление о строении ядра атомов.

Эксперимент заключался в том, что пучок альфа-частиц, проходя через тонкую золотую фольгу, не должен был отклоняться. Но Ганс Гейгер и Эрнст Марсден обнаружили отклонение альфа-частиц на большие углы (иногда они отскакивали обратно).

Рис 3. Эксперимент Гейгера — Марсдена

По итогам данного эксперимента Резерфорд в 1911 г. предложил планетарную модель атома, в этой модели почти вся масса атома сосредоточена в крохотном, по сравнению с размерами атома, сверхплотном ядре. Были проведены расчёты размера ядра атома золота, и эти результаты всего на 20 % отличались от современного значения.

Этот эксперимент имел весьма важное значение для физики, так как впервые подтвердил гипотезу существования атомного ядра, что привело к развитию планетарной модели атома Резерфорда.

Теперь давайте более подробно рассмотрим эти самые альфа-частицы и узнаем, что же такое альфа-распад.