Радиоактивность. Открытие Беккереля

Идея о сложном строении атомов высказывалась задолго до того, как были получены экспериментальные данные, позволив­шие создать современную модель атома. Среди учёных, вы­сказывавших эту идею, следует особо отметить русского ре­волюционера Н. А. Морозова, который ещё в 80-90-х годах прошлого столетия, основываясь на периодическом законе Менделеева, подробно разработал теорию строения атома из

электрических зарядов. В 1912 г. удалось получить убедитель­ные доказательства реальности существования атомных ядер. Однако история наших знаний об атомных ядрах начинается с более раннего периода.

Ядерную летопись следует вести с 1896 г. Началось всё с одной научной ошибки, или, чтобы быть более точным, с неправильной научной гипотезы.

Вопрос стоял о природе загадочных тогда «X-лучей», открытых незадолго перед этим (1895 г.) Рентгеном и назы­ваемых ныне рентгеновскими лучами. Учёные всех стран нахо­дились тогда под впечатлением этого открытия. Работа Рент­гена тщательно изучалась и обсуждалась. Французский учёный Анри Беккерель обратил внимание на указание Рентгена о том, что обнаруженные им невидимые глазом рентгеновские лучи выходят из конца стеклянной трубки, светящейся желто­вато-зелёным светом, напоминающим свет флюоресцирующих веществ. И жёлто-зелёное свечение, и рентгеновские лучи вы­ходили из одного и того же места стеклянной трубки. Это не было случайностью. В трубке, с которой производил свои исследования Рентген, возникновение «X-лучей» всегда сопро­вождалось желтовато-зелёным свечением стекла.

Беккерель долгое время занимался изучением различных флюоресцирующих веществ, которые под влиянием солнечного освещения начинают излучать свой собственный, характерный для них свет.

Мысль, которая послужила толчком к опытам Беккереля, была проста - не является ли флюоресценция причиной рент­геновских лучей? Может быть, рентгеновские лучи сущест­вуют всегда, когда есть флюоресценция? Сейчас, в свете на­ших знаний о строении атома и природе рентгеновских лучей, эта мысль кажется нелепой, но в то время, когда природа этих лучей была неизвестна, это предположение казалось вполне естественным.

Надо сказать, что Беккерелю повезло. По счастливой случайности в качестве флюоресцирующего вещества он взял одну из солей урана - двойную сернокислую соль урана и калия. Это обстоятельство предопределило успех опыта. Сам опыт был крайне прост и состоял в следующем.

Фотографическая пластинка тщательно заворачивалась в чёрную бумагу, не прозрачную для видимых лучей. Поверх бумаги на пластинку помещалась двойная сернокислая соль урана-калия. После этого пластинка выставлялась на яркий солнечный свет. По истечении нескольких часов пластинка проявлялась с соблюдением всех необходимых предосторож­ностей. При этом на пластинке было обнаружено тёмное пятно, напоминающее по своей форме контуры флюоресци­рующего вещества. Серией контрольных опытов Беккерель показал, что это потемнение появилось в результате действия на фотографическую пластинку лучей, исходящих из двойной сернокислой соли урана-калия и проходящих через непрони­цаемую для солнечного света чёрную бумагу.

Сначала Беккерель не сомневался в том, что это и есть рентгеновские лучи. Однако очень скоро он понял, что ошибся. Случилось однажды так, что день, в который он произ­водил свои опыты, был пасмурным, и соль урана почти не флюоресцировала. Полагая, что опыт будет неудачен, он убрал пластинку вместе с двойной сернокислой солью урана-калия в шкаф, где она и пролежала несколько дней. Перед новым опытом, не будучи уверенным в пригодности этой пластинки, он её проявил. К своему удивлению, он обнаружил на; пластинке потемнение, представляющее отпечаток соли, причём интенсивность отпечатка была необыкновенно сильной. Между тем в тёмном шкафу соль не флюоресцировала. Следо­вательно, дело было вовсе не в флюоресценции: что-то дейст­вовало на пластинку и без неё.

Было очевидно, что Беккерель столкнулся с какими-то новыми лучами. Очень скоро удалось установить, что эти лучи обязаны своим возникновением урану. Только те из флюоресцирующих веществ, в состав которых входил уран, действовали на фотографическую пластинку. На фотопла­стинку действовали любые соли урана. Однако сильнее всего действовал сам уран.

Лучи, открытые Беккерелем, несколько схожи с лучами Рентгена. Они действуют на фотопластинку, проходят через чёрную бумагу и слои металла небольшой толщины. Есть, однако, и большое различие между этими лучами. Рентгеновские лучи возникают при электрическом разряде, происходящем в сильно разрежённом газе. Давление газа должно быть порядка одной миллионной доли атмосферного давления. К электродам, между которыми происходит разряд, необходимо приложить весьма высокое напряжение, - в сотни раз превышающее напряжение в 110 вольт, которым мы поль­зуемся в обыденной жизни. Рентгеновские лучи возникают при этих условиях независимо от природы газа, наполняющего рентгеновскую трубку, а также независимо от вещества, из которого сделаны электроды.

Лучи Беккереля не требуют никакого электрического напря­жения, ни большого, ни малого. Не нужен и разрежённый газ. Рентгеновские лучи возникают только в присутствии электриче­ского разряда; лучи Беккереля излучаются всегда, всё время, непрерывно. Но их излучает только уран. Только ли уран? Этот вопрос и был поставлен Марией Склодовской-Кюри.

Поиски Марии Кюри были длительны и невероятно трудны. Они продолжались около двух лет, в течение которых было исследовано огромное количество различных солей, минера­лов, рудных пород. Наконец, Кюри добилась удачи. Оказалось, что соли тория также испускают лучи Беккереля. Так же, как и в случае урана, оказалось, что интенсивность беккерелевых лучей тем больше, чем больше тория содержалось в веществе, и что чистый торий по сравнению с его соедине­ниями отличается наибольшей интенсивностью.

В поисках веществ, испускающих беккерелевы лучи, Мария Кюри не пользовалась фотографической пластинкой. Она при­меняла другое замечательное свойство этих лучей, обнару­женное Беккерелем.

В своих первых опытах он заметил, что под влиянием лучей, испускаемых ураном, воздух становится проводни­ком электричества. Это замечательное свойство беккерелевых лучей сильно упрощает поиски веществ, которые их излучают.

Испытание вещества производится просто. Заряжают электроскоп - прибор, позволяющий измерять электрические заряды. Когда электроскоп заряжают, листочки его, прикреп­лённые к металлическому стержню, отталкиваются друг от друга и расходятся на некоторый угол, тем больший, чем больший заряд получает электроскоп. В таком положении листочки будут находиться до тех пор, пока на стерженьке электроскопа будет сохраняться заряд. Заряд же будет со­храняться лишь в том случае, если листочки будут хорошо изолированы от корпуса электроскопа. Воздух, как известно, является хорошим изолятором, поэтому обычно листочки, отошедшие друг от друга, довольно долго сохраняют своё положение. Стоит, однако, ^внести в электроскоп немного урана или его солей, как он быстро разрядится, листочки спадут и соединятся друг с другом. Так, в течение буквально двух-трёх минут можно установить, излучает ли испытуемое вещество лучи Беккереля или нет (следует отметить, что этот простой способ обнаружения веществ, излучающих лучи Беккереля, находит себе применение и поныне).

 Скачать реферат