трусики женские украина

На головну

Радіоактивні явища. Маріо Льоцци: з історії фізики - Історія техніки

Савельева Ф.Н., к.т.н.

Радіоактивні речовини

Попадаючи на стінки скляної трубки, катодні промені викликають там флуоресценцію; флуоресціюючий частина трубки є джерелом рентгенівських променів. Чи Пов'язані між собою ці два явища, співпадаючі у часі і в просторі,- флуоресценція і випущення рентгенівських променів? Це питання навіть не виникло б, якби рентгенівські промені були з самого початку отримані в трубці типу «фокус». Але оскільки, як повідомив Рентген в своїй першій роботі, вони виходять в простій розрядній трубці, таке питання цілком закономірне.

Це питання поставило перед собою Анрі Беккерель (1832-1108), один з славної династії видатних фізиків, до якої належали його дід Антуан Сезар (1788-1878), батько Едмонд (1820 -1891) і син Жан (1878-1953). Флуоресценція і фосфоресценция були, так би мовити, «сімейною справою» Беккерелів. Батько Анрі Беккереля- Едмон Беккерель - дійсно багато займався спектроскопическими дослідженнями фосфоресценции, і зокрема фосфоресценции урану, а Анрі з 1882 по 1892 р. продовжував ці дослідження.

Як тільки Анрі Беккерель взнав про досліди Рентгена, йому негайно показалося, що вони стосуються того, чим він займається, і відразу ж т. е. на початку 1896 р., він задався питанням, чи не можуть рентгенівські промені випускатися фосфоруючими тілами, що зазнали тривалого опромінювання сонячним світлом. Серед досліджених фосфоруючих речовин були і солі урану. Беккерель вмістив лусочки солі урану на фотопластину, загорнену щільним чорним папером, і піддав їх протягом декількох годин сильному впливу сонячних променів. Після вияву фотопластини на ній були виявлені контури лусочок, які були до неї притиснуті. Цей результат говорив на користь прийнятої робочої гіпотези і примушував продовжувати дослідження. Було очевидно, що уранова сіль випускає якесь випромінювання, що проходить через чорний папір і що засвічує фотопластину. Чи Пов'язане воно з фосфоресценцией, т. е. чи перетворюється в урановому мінералі сонячна енергія в це випромінювання?

Щасливий випадок дозволив Беккерелю невдовзі відповісти на це питання. 26 і 27 лютого 1896 р. був підготовлений досвід, трохи що відрізнявся від первинного, але виконати його не вдалося, оскільки день був хмарний і сонце показувалося лише на короткий час. Тому вся установка (на фотопластині в рамці з чорної тканини, прикритої алюмінієвою пластинкою, покоївся тонкий мідний хрест, над яким розташовувався препарат з двійчастим сульфатом калію і урану) була замкнена в ящику стола. Виявивши 1 березня ці пластинки, Беккерель несподівано виявив на них вельми чіткий контур хреста. Йому негайно ж прийшла в голову думка, що дія випромінювання відбувалася і в темряві, і нові, спеціально зроблені досліди підтвердили це припущення. Таким чином, для отримання фотографічного ефекту не було необхідності заздалегідь освітлювати уранову сіль сонцем. Більш того це явище на інших фосфоруючих речовинах не спостерігалося, але спостерігалося на інших солях урану, що не володіють фосфоресценцией. Всього цього було досить, щоб прийти до висновку, що тут мова йде про нове мимовільне явище, інтенсивність якого помітно не убуває у часі, як це доводили досліди з урановими солями, приготованими задовго до постановки досвіду.

Саме в цей час в Париж прийшли відомості про те, що багатьма фізиками помічений витік заряду із зарядженого тіла, що опромінюється рентгенівськими променями. Беккерель поставив аналогічний досвід з новим випромінюванням і прийшов до того ж результату. Він продовжив дослідження двома методами: методом фотопластин, чисто якісним, і електричним методом, придатним для відносних чисельних вимірювань. Як це ні дивне, біля двох років Беккерель був єдиним фізиком, який займався цими дослідженнями. Пізніше, в 1898 р., до нього підключилися дружини Кюрі, а після відкриття радію до кінця сторіччя число дослідників відразу жахливо розрослося. Серед них були Резерфорд, Дебьерн, Ельстер, Гейтель, Гизель, Кауфман, Крукс, Рамзай, Содді. Напрям, прийнятий Беккерелем, послужив, природно, відправною точкою для подальших досліджень. Одним з основних фактів, встановлених Беккерелем, був наступний: всі солі урану, фосфоруючі і нефосфоресцирующие, у вигляді кристала і у вигляді порошку, в сухому вигляді і в розчині, незалежно від свого походження - всі випускають випромінювання однієї і тієї ж природи, інтенсивність якого залежить тільки від кількості урану, що міститься в солі. Таким чином, ця здатність виявляється атомною властивістю, властивою елементу урану. Це підтверджувалося тим фактом, що металевий уран володів в 3½ разу більшою активністю, ніж солі урану, що застосовувалися в перших дослідах. Ці результати, природно, ставили питання про пошуки інших речовин, які можуть володіти аналогічними властивостями.

У 1898 р. майже одночасно Марія Кюри-Склодовская (1867-1934) у Франції і Ерхард Карл Шмідт (1865-1949) в Німеччині виявили, що торій володіє аналогічними властивостями. Марія Кюрі зробила систематичне вивчення мінералів, вмісних уран і торій, і помітила, що деякі мінерали виявилися активніше за уран. Марія Кюрі і її чоловік Пьер Кюрі прийшли до висновку, що в цих мінералах повинен міститися елемент, ще більш активний, ніж уран. Саме в цей час, в 1898 р., дружини Кюрі ввели термін радіоактивність для позначення властивості речовини випускати «промені Беккереля», як називалося тоді випромінювання, що випускається ураном і торієм. Дружини Кюрі спробували виділити цей гіпотетичний елемент, більш активний, ніж уран, з уранової смоляний руди. Хімічний аналіз мінерала і вимірювання радіоактивності поступово відокремлюваних фракцій підтвердили, що дійсно знайдена проста речовина, більш радіоактивна, ніж уран. Вони назвали його полоній в честь батьківщини Марії Кюрі. Пізніше був знайдений ще один елемент, значно більш радіоактивний, названий ними радієм. Два роки опісля, в 1900 р., Андре Дебьерн, учень Марія Кюрі, відкрив третю радіоактивну речовину, названу ним актинієм.

Дослідження нових випромінювань

Після того як виріс список відомих радіоактивних речовин - уран, торій, полоній, радій, актиній - і число вчених, що займаються їх вивченням, почалася друга, більш фізична фаза дослідження, під час якої основна увага була звернена на вивчення характерних властивостей нових явищ. На перших зразках полоній і радію, отриманих від чоловіків Кюрі, Беккерель виявив, що випромінювання, що випускається радієм володіє значно більшою проникаючою здатністю, ніж випромінювання полоній. Випромінювання радію після проходження алюмінієвої і слюдяної пластинок впливає на фотопластини, тоді як промені полоній не могли проникнути навіть крізь картонні стінки коробки, в якій зберігався препарат. Таким чином, радіоактивне випромінювання різнорідне. Це отримало нове експериментальне підтвердження в кінці 1899 р., коли Беккерель і незалежно від нього Гизель виявили, що якщо пучок променів Беккереля проходить магнітне поле, то частина променів відхиляється в одному напрямі, а інша - в протилежному. Досвід дослідження катодних променів негайно підказав вченим інтерпретацію цього експериментального результату: значить, промені Беккереля неоднорідні і мають корпускулярную природу, переносячи електричний заряд. До того ж висновку і в той же час прийшов на основі вивчення проникаючої здатності променів новозеландський фізик Ернест Резерфорд, що починав свою наукову роботу під керівництвом Джозефа Томсона в Кавендішської лабораторії і що присвятив все життя виключно дослідженням радіоактивності. На закінчення свого дослідження він пише: «Ці досліди показують, що випромінювання урану є складним і складається принаймні з двох різних видів: одне, що дуже швидко поглинається, назвемо для зручності α - випромінюванням; інше, більш проникаюче, назвемо β - випромінюванням».

Через три роки Поль Війяр (1860-1934) показав, що є і третя складова випромінювання, про яку раніше не підозрювали; вона не відхиляється магнітним полем, а отже, схожа за природою з рентгенівськими променями. Аналогічно з двома іншими складовими вона була названа γ - випромінюванням.

Беккерель показав, що β - промені, що випускаються різними радіоактивними речовинами, мають різні швидкості і відхиляються електричним полем. Дружини Кюрі встановили, що ці промені несуть з собою негативний заряд, а Вальтер Кауфман (1871-1947), визначивши по методу Томсона одночасно відхилення в електричному і магнітному полях, знайшов відношення е/m і виявив, що воно є функцією швидкості v частинки. Цей факт наштовхнув Кауфмана на думку, що маса електрона відповідно до висуненої Максом Абрагамом (1875-1922) гіпотези має, принаймні частково, електромагнітне походження, т. е. є виявом реакції електромагнітного поля. Звідси беруть початок теорії електромагнітної природи матерії, що вплинули великий чином на фізиків першої чверті нашого сторіччя.

Енергія радіоактивних випромінювань

Але всі ці і інші властивості радіоактивного випромінювання, про які можна сьогодні взнати в будь-якому, навіть елементарному курсі фізики, як би важливі вони ні були самі по собі, відходять на другий план в порівнянні з головною проблемою, яку ці досліди поставили перед першими експериментаторами. У радіоактивних явищах виділяється енергія: енергія хімічної дії, енергія елементарних зарядів, енергія руху частинок. Звідки вона береться?

Марія Кюрі висунула дві гіпотези в 1899 і в 1900 рр. Згідно з першою, радіоактивні речовини вловлюють зовнішнє випромінювання, що не сприймається нашими приладами, а потім зворотно його випускають. Інакшими словами, вони не генератори, а трансформатори енергії. По другій гіпотезі, навпаки, передбачається, що радіоактивні тіла мимовільно генерують енергію, повільно змінюючись при цьому, хоч ми (поки) не помічаємо їх змін. Обидві ці гіпотези представлялися в рівній мірі можливими або, якщо бажано, в рівній мірі необгрунтованими.

Гострота цієї проблеми ще більш зросла, коли в 1903 р. Пьер Кюрі зробив вельми важливе відкриття, виявивши, що солі урану безперервно виділяють тепло, причому в такій кількості, яка при зіставленні з малою масою радіоактивного препарата представляється величезним. У своєму першому якісному досвіді, проведеному спільно з А. Лабордом, П. Кюрі встановив виділення теплоти з допомогою термопары, один спай якої був оточений радіоактивним хлористим барієм, а інший - чистим хлористим барієм. Було виявлено, що різниця температур обох місць спаев складає біля 1,5° З, що значно перевершувало можливі експериментальні помилки. Що Надихнулися цим першим позитивним результатом, Кюрі і Лаборд зробили безпосереднє вимірювання теплоти, що виділилася, користуючись двома різними методами. У першому методі кількість тепла, отримана металевим блоком, всередину якого вміщувалося певна кількість радіоактивної речовини, прирівнювалося кількості тепла, виділеній що розігрівається струмом металевою спіраллю, вміщеною всередину блоку замість радіоактивного зразка і зухвалої таке ж розігрівання металевого блоку. У другому методі в калориметр Бунзена вводилася ампула з радіоактивним хлористим барієм і з чистим хлористим радієм і безпосередньо визначалося кількість виділеного тепла. Обидва методи давали досить согласующиеся результати: в перерахунку на 1 г радію виходило 100 кал в годину (подальші вимірювання зменшили цю цифру приблизно до 25,5 кал).

Чи Може бути так велика енергія просто перехопленої радієм? Невже Всесвіт пронизується такими інтенсивними потоками енергії, які ми ніяк не можемо виявити, крім як через ці радіоактивні явища? Подібні елементарні міркування штовхали фізиків до того, щоб відмовитися від першої гіпотези Кюрі на користь другої. Але передбачити, що радіоактивні речовини, будучи джерелами енергії, випробовують при цьому якісь повільні зміни, більш глибокі, ніж звичайні хімічні зміни, означало знову піддати обговоренню всі основи атомістика.

Щоб зрозуміти, наскільки радикальним і революційним був такий новий погляд, сучасний читач повинен уявити собі образ мислення фізиків початку нашого сторіччя, їх світогляд, так би мовити, отримане з молоком матері і що було предметом гордості науки того часу. Атомарна структура матерії, незмінність атомів, постійність маси, збереження енергії - такі були основоположні принципи, які багато чим представлялися вже не гіпотезами, а самоочевидными істинами. У кого ж досить сміливості посягнути на ці положення науки, підтверджені сторіччям безперервних успіхів?

Знайшлися два таких смільчаки - ми скажемо про них пізніше.

Радіоактивність негайно знайшла численні застосування в фізиці, хімії, геології, метеорології, медицині. Смертоносна дія радіоактивного випромінювання на тваринні організми справила сильне враження на громадську думку, і знову було підняте питання про користь наукових досліджень. За рік до своєї трагічної загибелі в Парижі у вуличній катастрофі Пьер Кюрі на закінчення своєї лекції в 1905 р. в зв'язку з присудженням йому Нобелівської премії за 1903 р. говорив: «У злочинних руках радій може стати вельми небезпечним, і ми можемо тепер задати собі питання, чи виграє людство від знання секретів природи, чи досить воно дозріло, щоб користуватися ними, чи не принесе йому шкоду це знання. Приклад відкриття Нобеля вельми характерний. Наявність могутніх вибухових речовин зробила можливою проведення грандіозних робіт. Але разом з тим вибухові речовини є страшним засобом руйнування в руках злочинців, що залучають народи у війну. Я схилений дотримуватися точки зору Нобеля, що людство витягне з нових відкриттів більше хорошого, ніж поганого».

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайта http://www.portal-slovo.ru

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка