La radioactivité a été découverte en 1896 par le physicien français A. Becquerel. Il était engagé dans l'étude du lien entre la luminescence et les rayons X récemment découverts.

Becquerel a eu l'idée : toute luminescence n'est-elle pas accompagnée de rayons X ? Pour tester sa conjecture, il a pris plusieurs composés, dont l'un des sels d'uranium, qui phosphorescent la lumière jaune-vert. Après l'avoir éclairé avec la lumière du soleil, il a enveloppé le sel dans du papier noir et l'a placé dans un placard sombre sur une plaque photographique, également enveloppée de papier noir. Quelque temps plus tard, ayant montré l'assiette, Becquerel a bien vu l'image d'un morceau de sel. Mais le rayonnement luminescent ne pouvait pas traverser le papier noir, et seuls les rayons X pouvaient éclairer la plaque dans ces conditions. Becquerel a répété l'expérience plusieurs fois avec un égal succès. Fin février 1896, lors d'une réunion de l'Académie française des sciences, il fait un rapport sur l'émission de rayons X des substances phosphorescentes.

Après un certain temps, une plaque a été accidentellement développée dans le laboratoire de Becquerel, sur laquelle reposait du sel d'uranium, non irradié par la lumière du soleil. Bien sûr, elle n'a pas phosphorescent, mais l'empreinte sur la plaque s'est avérée. Puis Becquerel a commencé à tester divers composés et minéraux d'uranium (y compris ceux qui ne montrent pas de phosphorescence), ainsi que l'uranium métallique. L'assiette était allumée en permanence. En plaçant une croix métallique entre le sel et l'assiette, Becquerel a obtenu les faibles contours de la croix sur l'assiette. Ensuite, il est devenu clair que de nouveaux rayons ont été découverts qui traversent des objets opaques, mais ne sont pas des rayons X.

Becquerel a découvert que l'intensité du rayonnement n'est déterminée que par la quantité d'uranium dans la préparation et ne dépend pas du tout des composés dans lesquels il est inclus. Ainsi, cette propriété n'était pas inhérente aux composés, mais à l'élément chimique - l'uranium.

Becquerel partage sa découverte avec les scientifiques avec lesquels il a collaboré. En 1898, Marie Curie et Pierre Curie ont découvert la radioactivité du thorium, et plus tard ils ont découvert les éléments radioactifs polonium et radium.

Ils ont découvert que tous les composés d'uranium et, dans une large mesure, l'uranium lui-même, ont la propriété de la radioactivité naturelle. Becquerel revient aux luminophores qui l'intéressent. Certes, il a fait une autre découverte majeure liée à la radioactivité. Une fois, pour une conférence publique, Becquerel a eu besoin d'une substance radioactive, il l'a prise aux Curies et a mis le tube à essai dans la poche de sa veste. Après avoir donné une conférence, il a rendu la préparation radioactive aux propriétaires et le lendemain, il a constaté une rougeur de la peau sous la forme d'un tube à essai sur le corps sous la poche du gilet. Becquerel en a parlé à Pierre Curie, et il a mis en place une expérience : pendant dix heures, il a porté un tube à essai avec du radium attaché à son avant-bras. Quelques jours plus tard, il a également développé des rougeurs, qui se sont ensuite transformées en un ulcère sévère, dont il a souffert pendant deux mois. Ainsi, l'effet biologique de la radioactivité a été découvert pour la première fois.

Mais même après cela, les Curies ont courageusement fait leur travail. Qu'il suffise de dire que Marie Curie est morte de la maladie des radiations (néanmoins, elle a vécu jusqu'à 66 ans).

En 1955, les cahiers de Marie Curie sont examinés. Ils rayonnent encore, grâce à la contamination radioactive introduite lors de leur remplissage. Sur l'une des feuilles, une empreinte radioactive de Pierre Curie a été conservée.

Le concept de radioactivité et les types de rayonnement.

Radioactivité - la capacité de certains noyaux atomiques à se transformer spontanément (spontanément) en d'autres noyaux avec l'émission de divers types de rayonnement radioactif et de particules élémentaires. La radioactivité est divisée en naturelle (observée dans les isotopes instables qui existent dans la nature) et artificielle (observée dans les isotopes obtenus par des réactions nucléaires).

Le rayonnement radioactif est divisé en trois types :

• - le rayonnement - est dévié par les champs électriques et magnétiques, a un pouvoir ionisant élevé et un faible pouvoir de pénétration ; est un flux de noyaux d'hélium ; la charge de la particule - est +2e, et la masse coïncide avec la masse du noyau de l'isotope de l'hélium 42He.
• -rayonnement - est dévié par les champs électriques et magnétiques ; son pouvoir ionisant est bien moindre (d'environ deux ordres de grandeur), et son pouvoir pénétrant est bien supérieur à celui des particules ; est un flux d'électrons rapides.
• - le rayonnement - n'est pas dévié par les champs électriques et magnétiques, a un pouvoir ionisant relativement faible et un pouvoir de pénétration très élevé ; est un rayonnement électromagnétique à ondes courtes avec une longueur d'onde extrêmement courte

La demi-vie T1/2 est le temps pendant lequel le nombre initial de noyaux radioactifs est en moyenne divisé par deux.

Le rayonnement alpha est un flux de particules chargées positivement formé de 2 protons et 2 neutrons. La particule est identique au noyau de l'atome d'hélium-4 (4He2+). Il se forme lors de la désintégration alpha des noyaux. Pour la première fois, le rayonnement alpha a été découvert par E. Rutherford. En étudiant les éléments radioactifs, en particulier en étudiant des éléments radioactifs tels que l'uranium, le radium et l'actinium, E. Rutherford est arrivé à la conclusion que tous les éléments radioactifs émettent des rayons alpha et bêta. Et, plus important encore, la radioactivité de tout élément radioactif diminue après une certaine période de temps spécifique. La source de rayonnement alpha est constituée d'éléments radioactifs. Contrairement aux autres types de rayonnements ionisants, le rayonnement alpha est le plus inoffensif. Il n'est dangereux que lorsqu'une telle substance pénètre dans le corps (inhalation, alimentation, boisson, frottement, etc.), car la portée d'une particule alpha, par exemple, d'une énergie de 5 MeV, dans l'air est de 3,7 cm et dans tissu biologique 0, 05 mm. Le rayonnement alpha d'un radionucléide qui a pénétré dans le corps provoque une destruction véritablement cauchemardesque, tk. le facteur de qualité du rayonnement alpha d'énergie inférieure à 10 MeV est de 20 mm. et les pertes d'énergie se produisent dans une très fine couche de tissu biologique. Cela le brûle pratiquement. Lorsque les particules alpha sont absorbées par des organismes vivants, des effets mutagènes (facteurs provoquant une mutation), cancérigènes (substances ou agent physique (rayonnement) pouvant provoquer le développement de néoplasmes malins) et d'autres effets négatifs peuvent survenir. Pouvoir pénétrant A. - et. petit parce que retenu par un morceau de papier.

Particule bêta (particule bêta), une particule chargée émise à la suite de la désintégration bêta. Le flux de particules bêta est appelé rayons bêta ou rayonnement bêta.

Les particules bêta chargées négativement sont des électrons (en--), chargées positivement sont des positrons (en +).

Les énergies des particules bêta sont distribuées en continu de zéro à une énergie maximale, en fonction de l'isotope en décomposition ; cette énergie maximale va de 2,5 keV (pour le rhénium-187) à des dizaines de MeV (pour les noyaux à vie courte éloignés de la ligne de stabilité bêta).

Les rayons bêta sous l'action des champs électriques et magnétiques s'écartent d'une direction rectiligne. La vitesse des particules dans les rayons bêta est proche de la vitesse de la lumière. Les rayons bêta sont capables d'ioniser les gaz, de provoquer des réactions chimiques, la luminescence, d'agir sur les plaques photographiques.

Des doses importantes de rayonnement bêta externe peuvent provoquer des brûlures cutanées par rayonnement et entraîner le mal des rayons. L'exposition interne aux radionucléides bêta-actifs qui ont pénétré dans l'organisme est encore plus dangereuse. Le rayonnement bêta a un pouvoir de pénétration nettement inférieur au rayonnement gamma (cependant, un ordre de grandeur supérieur au rayonnement alpha). Une couche de toute substance ayant une densité surfacique de l'ordre de 1 g/cm2.

Par exemple, quelques millimètres d'aluminium ou quelques mètres d'air absorbent presque complètement les particules bêta avec une énergie d'environ 1 MeV.

Le rayonnement gamma est un type de rayonnement électromagnétique avec une longueur d'onde extrêmement courte -< 5Ч10-3 нм и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны высокой энергии. Обычно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению, если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке -- то к рентгеновскому излучению. Очевидно, физически кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.

Le rayonnement gamma est émis lors des transitions entre les états excités des noyaux atomiques (les énergies de ces rayons gamma vont d'environ 1 keV à des dizaines de MeV). Lors de réactions nucléaires (par exemple, lors de l'annihilation d'un électron et d'un positron, de la désintégration d'un pion neutre, etc.), ainsi que lors de la déviation de particules chargées énergétiques dans des champs magnétiques et électriques.

Les rayons gamma, contrairement aux rayons b et aux rayons b, ne sont pas déviés par les champs électriques et magnétiques et se caractérisent par un plus grand pouvoir de pénétration à énergies égales et toutes choses égales par ailleurs. Les rayons gamma provoquent l'ionisation des atomes de matière. Les principaux processus qui se produisent lors du passage du rayonnement gamma à travers la matière :

Effet photoélectrique (le quantum gamma est absorbé par l'électron de la coquille atomique, lui transférant toute l'énergie et ionisant l'atome).

Diffusion Compton (gamma-quantum est diffusé par un électron, lui transférant une partie de son énergie).

La naissance de paires électron-positon (dans le domaine du noyau, un quantum gamma d'une énergie d'au moins 2mec2=1,022 MeV se transforme en un électron et un positron).

Processus photonucléaires (à des énergies supérieures à plusieurs dizaines de MeV, un quantum gamma est capable d'éliminer les nucléons du noyau).

Les rayons gamma, comme tous les autres photons, peuvent être polarisés.

L'irradiation aux rayons gamma, selon la dose et la durée, peut provoquer des maladies chroniques et aiguës des rayons. Les effets stochastiques du rayonnement comprennent divers types de cancer. Dans le même temps, le rayonnement gamma inhibe la croissance des cellules cancéreuses et d'autres cellules à division rapide. Le rayonnement gamma est un facteur mutagène et tératogène.

Une couche de matière peut servir de protection contre les rayonnements gamma. L'efficacité de la protection (c'est-à-dire la probabilité d'absorption d'un quantum gamma lors de sa traversée) augmente avec l'augmentation de l'épaisseur de la couche, de la densité de la substance et de la teneur en noyaux lourds (plomb, tungstène, appauvri uranium, etc.) qu'il contient.

L'unité de mesure de la radioactivité est le becquerel (Bq, Bq). Un becquerel équivaut à une désintégration par seconde. La teneur en activité d'une substance est souvent estimée par unité de poids de la substance (Bq/kg) ou de son volume (Bq/l, Bq/m3). Une unité hors système est souvent utilisée - le curie (Ci, Ci). Un curie correspond au nombre de désintégrations par seconde dans 1 gramme de radium. 1 Ki \u003d 3.7.1010 Bq.

Les rapports entre les unités de mesure sont indiqués dans le tableau ci-dessous.

L'unité non systémique bien connue roentgen (P, R) est utilisée pour déterminer la dose d'exposition. Un rayon X correspond à la dose de rayonnement X ou gamma à laquelle 2.109 paires d'ions se forment dans 1 cm3 d'air. 1 Р = 2, 58.10-4 C/kg.

Pour évaluer l'effet du rayonnement sur une substance, on mesure la dose absorbée, définie comme l'énergie absorbée par unité de masse. L'unité de dose absorbée s'appelle le rad. Un rad est égal à 100 erg/g. Dans le système SI, une autre unité est utilisée - le gris (Gy, Gy). 1 Gy \u003d 100 rad \u003d 1 J / kg.

L'effet biologique des différents types de rayonnement n'est pas le même. Cela est dû aux différences dans leur capacité de pénétration et la nature du transfert d'énergie vers les organes et les tissus d'un organisme vivant. Par conséquent, pour évaluer les conséquences biologiques, l'équivalent biologique d'une radiographie, rem, est utilisé. La dose en rems est équivalente à la dose en rads multipliée par le facteur de qualité du rayonnement. Pour les rayons X, bêta et gamma, le facteur de qualité est considéré comme égal à un, c'est-à-dire que rem correspond à un rad. Pour les particules alpha, le facteur de qualité est de 20 (ce qui signifie que les particules alpha causent 20 fois plus de dommages aux tissus vivants que la même dose absorbée de rayons bêta ou gamma). Pour les neutrons, le coefficient varie de 5 à 20, selon l'énergie. Dans le système SI pour la dose équivalente, une unité spéciale appelée sievert (Sv, Sv) a été introduite. 1 Sv = 100 rem. La dose équivalente en Sieverts correspond à la dose absorbée en Gy multipliée par le facteur de qualité.

Éducation

Qui a découvert le phénomène de la radioactivité et comment est-il arrivé ?

L'article raconte qui a découvert le phénomène de la radioactivité, quand il s'est produit et dans quelles circonstances.

Radioactivité

Il est peu probable que le monde moderne et l'industrie puissent se passer de l'énergie nucléaire. Des réacteurs nucléaires alimentent des sous-marins, fournissent de l'électricité à des villes entières et des sources d'énergie spéciales basées sur la désintégration radioactive sont installées sur des satellites artificiels et des robots qui étudient d'autres planètes.

La radioactivité a été découverte à la toute fin du XIXe siècle. Cependant, comme beaucoup d'autres découvertes importantes dans divers domaines scientifiques. Mais lequel des scientifiques a été le premier à découvrir le phénomène de la radioactivité et comment cela s'est-il passé ? Nous en parlerons dans cet article.

Ouverture

Cet événement très important pour la science a eu lieu en 1896 et a été réalisé par A. Becquerel alors qu'il étudiait le lien possible entre la luminescence et les soi-disant rayons X récemment découverts.

Selon les mémoires de Becquerel lui-même, il a eu l'idée que, peut-être, toute luminescence est également accompagnée de rayons X ? Afin de tester sa supposition, il a utilisé plusieurs composés chimiques, dont l'un des sels d'uranium, qui brillait dans le noir. Puis, le tenant sous les rayons du soleil, le scientifique a enveloppé le sel dans du papier noir et l'a placé dans un placard sur une plaque photographique, qui, à son tour, était également emballée dans une enveloppe opaque. Plus tard, après l'avoir montré, Becquerel a remplacé l'image exacte d'un morceau de sel. Mais comme la luminescence n'a pas pu vaincre le papier, cela signifie que c'est le rayonnement X qui a illuminé la plaque. Nous savons donc maintenant qui a découvert le phénomène de la radioactivité. Certes, le scientifique lui-même ne comprenait pas encore pleinement quelle découverte il avait faite. Mais avant tout.

Réunion de l'Académie des Sciences

Un peu plus tard dans la même année, lors d'une des réunions de l'Académie des sciences de Paris, Becquerel fait un rapport "Sur le rayonnement produit par la phosphorescence". Mais après un certain temps, des ajustements ont dû être apportés à sa théorie et à ses conclusions. Ainsi, au cours de l'une des expériences, sans attendre le beau temps ensoleillé, le scientifique a déposé un composé d'uranium sur une plaque photographique, qui n'a pas été irradiée par la lumière. Néanmoins, sa structure claire se reflétait encore sur le disque.

Le 2 mars de la même année, Becquerel présente à l'assemblée de l'Académie des sciences un nouvel ouvrage qui décrit le rayonnement émis par les corps phosphorescents. Nous savons maintenant lequel des scientifiques a découvert le phénomène de la radioactivité.

D'autres expériences

S'étant engagé dans d'autres études sur le phénomène de la radioactivité, Becquerel a essayé de nombreuses substances, dont l'uranium métallique. Et à chaque fois, des traces restaient invariablement sur la plaque photographique. Et en plaçant une croix métallique entre la source de rayonnement et la plaque, le scientifique a obtenu, comme on dirait maintenant, sa radiographie. Nous avons donc réglé la question de savoir qui a découvert le phénomène de la radioactivité.

C'est alors qu'il est devenu clair que Becquerel a découvert un tout nouveau type de rayons invisibles qui peuvent traverser n'importe quel objet, mais en même temps ce n'étaient pas des rayons X.

Il a également été constaté que l'intensité du rayonnement radioactif dépend de la quantité d'uranium lui-même dans les préparations chimiques, et non de leurs types. C'est Becquerel qui partage ses acquis scientifiques et ses théories avec les époux Pierre et Marie Curie, qui établiront par la suite la radioactivité émise par le thorium et découvriront deux éléments totalement nouveaux, appelés plus tard polonium et radium. Et en analysant la question «qui a découvert le phénomène de la radioactivité», beaucoup attribuent souvent à tort ce mérite aux Curies.

Impact sur les organismes vivants

Lorsqu'on sut que tous les composés de l'uranium émettaient un rayonnement radioactif, Becquerel revint progressivement à l'étude du luminophore. Mais il a réussi à faire une autre découverte importante - l'effet des rayons radioactifs sur les organismes biologiques. Ainsi Becquerel fut non seulement le premier à découvrir le phénomène de la radioactivité, mais aussi celui qui en établit l'effet sur les êtres vivants.

Pour l'une des conférences, il a emprunté une substance radioactive aux Curies et l'a mise dans sa poche. Après la conférence, en le rendant à ses propriétaires, le scientifique a remarqué une forte rougeur de la peau, qui avait la forme d'un tube à essai. Pierre Curie, après avoir écouté ses suppositions, a décidé d'expérimenter - pendant dix heures, il a porté un tube à essai contenant du radium attaché à son bras. En conséquence, il a reçu un ulcère grave qui n'a pas guéri pendant plusieurs mois.

Nous avons donc résolu la question de savoir lequel des scientifiques a découvert le phénomène de la radioactivité. C'est ainsi que fut découverte l'influence de la radioactivité sur les organismes biologiques. Mais malgré cela, les Curies, soit dit en passant, ont continué à étudier les matériaux radioactifs, et Marie Curie est décédée précisément des suites de la maladie des radiations. Ses effets personnels sont toujours conservés dans une voûte spéciale en plomb, car la dose de rayonnement accumulée par eux il y a près de cent ans est encore trop dangereuse.

La radioactivité peut être artificielle lorsque la désintégration des noyaux atomiques est réalisée par certaines réactions nucléaires. Mais avant d'en venir à la désintégration radioactive artificielle, la science s'est familiarisée avec la radioactivité naturelle - la désintégration spontanée des noyaux de certains éléments présents dans la nature.

Histoire de la découverte

Toute découverte scientifique est le fruit d'un travail acharné, mais l'histoire des sciences sait quand le hasard a joué un grand rôle. C'est arrivé au physicien allemand V.K. Radiographie. Ce scientifique était engagé dans l'étude des rayons cathodiques.

Une fois K.V. X-ray allumé le tube cathodique recouvert de papier noir. Non loin du tube se trouvaient des cristaux de platinocyanure de baryum, qui n'étaient pas reliés à l'appareil. Ils ont commencé à briller en vert. Ainsi, on a découvert le rayonnement qui se produit lorsque les rayons cathodiques entrent en collision avec un obstacle. Le scientifique l'a appelé rayons X, et en Allemagne et en Russie, le terme "rayons X" est actuellement utilisé.

Découverte de la radioactivité naturelle

En janvier 1896, le physicien français A. Poincaré lors d'une réunion de l'Académie a parlé de la découverte de V.K. Roentgen et ont émis une hypothèse sur le lien de ce rayonnement avec le phénomène de fluorescence - luminescence non thermique d'une substance sous l'influence du rayonnement ultraviolet.

La réunion a été suivie par le physicien A.A. Bequerel. Il s'est intéressé à cette hypothèse, car il avait longtemps étudié le phénomène de fluorescence en prenant l'exemple du nitrite d'uranyle et d'autres sels d'uranium. Ces substances, sous l'influence de la lumière solaire, brillent d'une lumière jaune-vert brillante, mais dès que l'action de la lumière solaire cesse, les sels d'uranium cessent de briller en moins d'un centième de seconde. Cela a été établi par le Père A.A. Becquerel, qui était aussi physicien.

Après avoir écouté A. Poincaré, A.A. Becquerel a suggéré que les sels d'uranium, ayant cessé de briller, pouvaient continuer à émettre d'autres rayonnements traversant un matériau opaque. L'expérience menée par le chercheur semble le prouver. Le scientifique a mis des grains de sel d'uranium sur une plaque photographique enveloppée de papier noir et l'a exposée à la lumière du soleil. Après avoir développé la plaque, il a constaté qu'elle était devenue noire là où se trouvaient les grains. A.A. Becquerel a conclu que le rayonnement émis par le sel d'uranium est provoqué par les rayons du soleil. Mais un heureux accident envahit à nouveau le processus de recherche.

Une fois les A.A. Becquerel a dû reporter une autre expérience en raison du temps nuageux. Il a mis la plaque photographique préparée dans un tiroir et a placé une croix de cuivre recouverte de sel d'uranium sur le dessus. Après un certain temps, il a néanmoins développé la plaque - et les contours de la croix y ont été affichés. Comme la croix et la plaque se trouvaient dans un endroit inaccessible à la lumière du soleil, il restait à supposer que l'uranium, dernier élément du tableau périodique, émettait spontanément un rayonnement invisible.

L'étude de ce phénomène, avec A.A. Becquerel est repris par les époux Pierre et Marie Curie. Ils ont découvert que deux autres éléments découverts par eux avaient cette propriété. L'un d'eux a été nommé polonium - en l'honneur de la Pologne, lieu de naissance de Marie Curie, et l'autre - radium, du mot latin radius - un rayon. A l'instigation de Marie Curie, ce phénomène fut nommé radioactivité.

Qui a découvert la radioactivité et fait une découverte scientifique aussi importante, vous apprendrez de cet article.

Qui a découvert la radioactivité ?

La science dominante est que conjoints et découverte de la radioactivité. Mais ce phénomène devant les époux a été accidentellement découvert par plusieurs scientifiques plus tôt.

Le premier phénomène de radioactivité inauguré par le photographe Abel Niepce de Saint-Victor, d'ailleurs, tout à fait par hasard en 1857, lorsqu'il tenta d'obtenir des photographies en couleur. En expérimentant avec des sels métalliques, il a découvert que certains sels laissent des impressions sur papier photographique dans l'obscurité. C'étaient des sels d'uranium, qui servaient de source invisible de rayonnement de radioactivité. Mais il était considéré comme dangereux pour les humains, alors ils l'ont oublié pendant un moment.

Le physicien français Antoine Becquerel a étudié les minéraux phosphorescents, qui brillent pendant un certain temps après une exposition au soleil. Avant cela, il a étudié les rayons X et croyait qu'ils étaient liés. Afin de tester cette hypothèse, Becquerel a expérimenté des sels d'uranium, ce qui a confirmé son hypothèse. Il découvre donc la radioactivité en 1896.

Cependant le terme "radioactivité" a été inventé et introduit dans la circulation scientifique pas du tout par lui, mais par Marie Sklodowska-Curie. Elle, avec son mari Pierre, a été engagée dans l'étude de ce phénomène.

Cible:

• Didacticiel: Introduire le concept de radioactivité naturelle ; introduire le phénomène de la radioactivité, les méthodes de la connaissance scientifique sur l'exemple de la découverte de la radioactivité, avec des scientifiques émérites ; parler des difficultés d'étudier la radioactivité et de l'importance de la découverte de ce phénomène pour le développement de la physique quantique.
• Développement: développer la vision du monde des étudiants; compétences pour analyser, comparer et tirer des conclusions; formation d'un modèle de la structure de l'atome.
• Enseignement des fondements de la conscience morale de soi : sur l'exemple de la vie et de l'œuvre de Marie et Pierre Curie pour montrer le rôle des scientifiques dans le développement de la science ; montrer le caractère non aléatoire des découvertes aléatoires ; (pensée : la responsabilité d'un scientifique, d'un découvreur pour les fruits de ses découvertes).

Équipement: projecteur multimédia. Pour atteindre les objectifs de la leçon, il est nécessaire de créer toutes les conditions de la perception émotionnelle : un accompagnement musical qui permet « d'intriguer » et de préparer les élèves ; émotivité de l'enseignant; la préparation des enfants de la classe à la perception des informations; ainsi que : visualisation d'un phénomène complexe et dangereux - la radioactivité ; visualisation d'événements de la vie de personnalités, modélisation de phénomènes physiques inaccessibles aux sens humains; le rythme de la leçon (gagné progressivement).

Type de leçon : conférence avec éléments de conversation

Format de cours : traditionnel

Place de la leçon dans le programme : entrée dans le thème « Atome et noyau atomique ».

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Plan de cours

Sous nos yeux, la science pénètre dans toutes les sphères de la vie, devient un élément de la vie quotidienne "de manière complète et réelle", se transforme en une force productive directe.

Le début du nouveau siècle a été le temps des découvertes fondamentales dans les sciences naturelles, principalement dans le domaine de la physique et des mathématiques.

Le monde est complexe
C'est plein d'événements, de doutes
Et des mystères sans fin
Et des suppositions audacieuses.
Comme une merveille de la nature
Est un génie
Et dans ce chaos
Trouve l'ordre.

Rayons X. La découverte de la radioactivité était directement liée à la découverte de Roentgen. De plus, pendant un certain temps, on a pensé qu'il s'agissait d'un seul et même type de rayonnement. Fin du 19ème siècle en général, il était riche dans la découverte de divers types de « rayonnements » jusqu'alors inconnus. Dans les années 1880, le physicien anglais Joseph John Thomson a commencé à étudier les porteurs de charges négatives élémentaires ; en 1891, le physicien irlandais George Johnston Stoney (1826-1911) a appelé ces particules des électrons. Enfin, en décembre, Wilhelm Konrad Roentgen annonça la découverte d'un nouveau type de rayons, qu'il appela les rayons X. Jusqu'à présent, dans la plupart des pays, ils sont appelés ainsi, mais en Allemagne et en Russie, la proposition du biologiste allemand Rudolf Albert von Kölliker (1817-1905) d'appeler les rayons X est acceptée. Ces rayons sont produits lorsque des électrons (rayons cathodiques) se déplaçant rapidement dans le vide entrent en collision avec un obstacle. On savait que lorsque les rayons cathodiques frappent le verre, celui-ci émet de la lumière visible - une luminescence verte. Roentgen découvrit qu'en même temps d'autres rayons invisibles émanaient de la tache verte sur le verre. Cela s'est produit par hasard : dans une pièce sombre, un écran voisin brillait, recouvert de tétracyanoplatinate de baryum Ba (auparavant, il s'appelait cyanure de platine et de baryum). Cette substance donne une luminescence jaune-vert brillante sous l'action des ultraviolets, ainsi que des rayons cathodiques. Mais les rayons cathodiques n'ont pas touché l'écran et, de plus, lorsque l'appareil a été recouvert de papier noir, l'écran a continué à briller. Roentgen découvrit rapidement que le rayonnement traversait de nombreuses substances opaques, provoquant le noircissement d'une plaque photographique enveloppée dans du papier noir ou même placée dans un boîtier métallique. Les rayons passaient à travers un livre très épais, à travers une planche d'épicéa de 3 cm d'épaisseur, à travers une plaque d'aluminium de 1,5 cm d'épaisseur... X-ray réalisa les possibilités de sa découverte : « Si tu tiens ta main entre le tube à décharge et l'écran », écrit-il, « alors les ombres sombres sont des os visibles sur le fond des contours plus clairs de la main ». C'était le premier examen radiographique de l'histoire.

La découverte de Roentgen s'est instantanément répandue dans le monde entier et n'a pas seulement étonné les spécialistes. A la veille de 1896, une photographie d'une main est exposée dans une librairie d'une ville allemande. Sur elle étaient visibles les os d'une personne vivante et sur l'un des doigts - une alliance. C'était une radiographie de la main de la femme de Roentgen. Premier message de Roentgen À propos d'un nouveau type de rayons a été publié dans les « Reports of the Würzburg Physico-Medical Society » le 28 décembre, il a été immédiatement traduit et publié dans différents pays, la plus célèbre revue scientifique « Nature » publiée à Londres a publié un article de Roentgen le 23 janvier 1896.

Rayons de Becquerel. La découverte de Roentgen a rapidement conduit à une découverte tout aussi remarquable. Il a été réalisé en 1896 par le physicien français Antoine Henri Becquerel. Il était le 20 janvier 1896 à une réunion de l'Académie, au cours de laquelle le physicien et philosophe Henri Poincaré parla de la découverte de Roentgen et démontra des radiographies d'une main humaine déjà réalisées en France. Poincaré ne s'est pas borné à une histoire de rayons nouveaux. Il a suggéré que ces rayons sont associés à la luminescence et, peut-être, se produisent toujours simultanément avec ce type de luminescence, de sorte que les rayons cathodiques peuvent probablement être supprimés. La luminescence des substances sous l'action du rayonnement ultraviolet - fluorescence ou phosphorescence (au XIXe siècle, il n'y avait pas de distinction stricte entre ces concepts) était familière à Becquerel : son père Alexandre Edmond Becquerel (1820-1891) et son grand-père Antoine Cesar Becquerel (1788 –1878) y étaient engagés - les deux physiciens; Le fils d'Antoine Henri Becquerel, Jacques, devint également physicien, et "par héritage" il accepta la chaire de physique au Muséum d'histoire naturelle de Paris, cette chaire fut dirigée par Becquerels pendant 110 ans, de 1838 à 1948.

Becquerel a décidé de vérifier si les rayons X étaient associés à la fluorescence. Certains sels d'uranium, par exemple le nitrate d'uranyle UO2(NO3)2, présentent une fluorescence jaune-vert brillante. De telles substances se trouvaient dans le laboratoire de Becquerel, où il travaillait. Son père a également travaillé avec des préparations d'uranium, qui ont montré qu'après l'arrêt de la lumière du soleil, leur lueur disparaît très rapidement - en moins d'un centième de seconde. Cependant, personne n'a vérifié si cette lueur s'accompagnait de l'émission de quelques autres rayons capables de traverser des matériaux opaques, comme ce fut le cas avec Roentgen. C'est cela qu'après le rapport de Poincaré, Becquerel a décidé de tester.

La découverte de la radioactivité, phénomène qui prouve la composition complexe du noyau atomique, est due à un heureux accident. Becquerel a enveloppé la plaque photographique dans du papier noir épais, a mis des grains de sel d'uranium dessus et l'a exposée à la lumière du soleil. Après le développement, la plaque est devenue noire dans les zones où se trouvait le sel. Par conséquent, l'uranium a créé une sorte de rayonnement qui, comme les rayons X, pénètre les corps opaques et agit sur une plaque photographique. Becquerel pensait que ce rayonnement se produit sous l'influence de la lumière solaire.

Mais un jour, en février 1896, il échoue à mener une autre expérience en raison du temps nuageux. Becquerel remit le disque dans un tiroir en y plaçant une croix de cuivre recouverte de sel d'uranium. Après avoir développé la plaque, juste au cas où, deux jours plus tard, il a trouvé un noircissement sous la forme d'une ombre distincte d'une croix. Cela signifie que les sels d'uranium créent spontanément, sans l'influence de facteurs externes, une sorte de rayonnement.

Becquerel voulait établir si les substances phosphorescentes (sulfate d'uranyle de potassium) émettaient des rayons X. Mais j'ai vu autre chose. Et, comme Roentgen, il a étudié seul le phénomène découvert pendant plus d'un an et demi. En particulier, il a établi que la source d'un nouveau type de rayons est l'élément uranium - le dernier du système périodique.

L'ami de Becquerel, Pierre Curie, et sa femme Maria Sklodowska ont poursuivi les recherches qu'il avait commencées. En 1898, ils ont découvert de nouveaux éléments radioactifs - le polonium et le radium.

Quatre ans plus tard, après un travail épuisant, les chercheurs ont isolé 0,1 gramme de sel de radium de plusieurs tonnes de minerai d'uranium. Maria a proposé le terme "radioactivité" et a prouvé qu'il avait un caractère atomique. Ainsi, les conditions préalables de base pour une étude approfondie de la radioactivité ont été créées.

Becquerel et les Curie créent la première école scientifique pour l'étude de la radioactivité. De nombreuses découvertes exceptionnelles ont été faites dans ses murs. Le destin était défavorable aux fondateurs de l'école. Pierre Curie meurt tragiquement le 17 avril 1906 ; Henri Becquerel meurt prématurément le 25 août 1908.

Maria Skłodowska-Curie a poursuivi ses recherches. Elle a reçu une aide de l'État. Le Laboratoire de Radioactivité a été créé spécialement pour elle à la Sorbonne.

En 1914, la construction de l'Institut du Radium est achevée et elle en devient la directrice. Jusqu'à ses derniers jours, elle a suivi la devise de Pierre : « Quoi qu'il arrive, il faut travailler.

Maria devait compléter « l'épopée » du radium : obtenir du radium métallique. Elle a été aidée par son employé de longue date Andre Debjorn (au fait, c'est lui qui a découvert un nouvel élément radioactif - l'actinium).

Dans le numéro de mars des "Rapports de l'Académie des sciences de Paris" pour 1910, leur court article parut, dans lequel ils rapportèrent la libération d'environ 0,1 g de métal. Plus tard, cet événement a été inclus parmi les sept réalisations scientifiques les plus remarquables du premier quart du 20e siècle.

En 1911, Marie Curie reçoit son deuxième prix Nobel de chimie.

Mais voici ce qui est symbolique. Cette année, l'écrivain et dramaturge belge Maurice Maeterlinck est devenu le lauréat du prix de littérature.

Pour Skłodowska-Curie, «l'oiseau bleu» était la radioactivité, à l'étude de laquelle elle a donné toute sa force et ses capacités. Ce qui semble encore symbolique, c'est que l'année de la mort de Mary pour la découverte de la radioactivité artificielle, la fille de Mary Irene et son mari Frederick ont ​​reçu le prix Nobel. Ce fut la première réaction "en chaîne" dans la performance humaine. Et elle était imparable. Le monde entier était préoccupé par le problème de l'atome. Et cette réaction en chaîne a conduit à la découverte du premier réacteur atomique et de la première bombe atomique.

Ernest Rutherford est un grand physicien anglais, originaire de Nouvelle-Zélande. Avec ses découvertes expérimentales, Rutherford a jeté les bases de la théorie moderne de la structure de l'atome et de la radioactivité. Il fut le premier à étudier la composition du rayonnement des substances radioactives. Rutherford découvrit l'existence du noyau atomique et réalisa pour la première fois la transformation artificielle des noyaux atomiques. Toutes ses expériences étaient de nature fondamentale, se distinguant par leur simplicité et leur clarté exceptionnelles.

Il existe trois types d'émissions radioactives. Dans ce cas, le noyau éjecte ses éléments constitutifs sous forme de particules, suivies de rayonnement.

Lorsqu'un noyau émet des particules, de l'énergie est libérée et un autre noyau (atome) se forme. Si le nouveau noyau est radioactif, le processus se poursuit jusqu'à la formation d'un noyau stable. Cette suite de désintégrations est appelée radioactif à proximité .

Les changements qui se produisent dans les noyaux peuvent être divisés en trois groupes :

1) changement d'un des nucléons dans le noyau ;
2) restructuration de la structure interne du noyau ;
3) réarrangement des nucléons d'un noyau à l'autre.

Il a été découvert qu'il existe trois types de rayonnement radioactif, appelés radioactivité alpha, bêta et gamma.

Les rayons alpha sont constitués de particules chargées positivement et ont le moins de pouvoir pénétrant (ils sont complètement absorbés par un morceau de papier placé sur leur chemin)

Les rayons bêta dévient fortement dans la direction opposée aux rayons alpha, c'est-à-dire leur charge est négative. Dans ce cas, le faisceau de rayons bêta se dilate lorsqu'il est dévié, ce qui indique différentes vitesses de particules dans le faisceau. Le pouvoir de pénétration est supérieur à celui des rayons alpha.

Résumé

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