Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика. Сабирова Ф.М. - 29 стр.

                                 48                                                                        29
                                                                              Экспериментально определить распределение электронов по
         Французский физик А. Беккерель в 1896 г. при изучении люми-   оболочкам можно по спектрам рентгеновского излучения, длины волн
несценции солей урана случайно обнаружил самопроизвольное испуска-     которого лежат в диапазоне от 8.10–8 до 10–12 м. Для получения рент-
ние ими излучения неизвестной природы, которое действовало на фото-    геновского излучения используется рентгеновская трубка. Она пред-
пластинку, ионизировало воздух, проникало сквозь тонкие металличе-     ставляет собой баллон (давление в нем порядка 10–6 мм рт.ст.), в кото-
ские пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Беккерель         ром находятся электроды: К–катод, А–анод (рис. 12.1). Источником
показал, что все соединения урана обладают свойством самопроиз-        свободных электронов является катод, нагреваемый электрическим
вольного излучения, и интенсивность этого излучения зависит от со-     током и испускающий электроны вследствие явления термоэлектрон-
держания в соединении урана. Это излучение не зависит от темпера-      ной эмиссии. Между катодом и анодом создается ускоряющее элек-
туры в интервале от – 2000 С до +2000 С.                                    К                 А        трическое поле. Электроны в поле
         Продолжая исследование этого явления, супруги Кюри –                                          приобретают кинетическую энергию
Мария и Пьер – обнаружили, что беккерелевское излучение свойст-                                        eU, где U– разность потенциалов
венно не только урану, но и многим другим тяжелым элементам, та-                                       между катодом и анодом. Попав на
ким, как торий и актиний. Они показали также, что урановая смоля-                       U              анод, электроны тормозятся при
                                                                                    Рис.12.1.
ная обманка (руда, из которой добывается металлический уран) испус-                                    движении в веществе анода. В ре-
кает излучение, интенсивность которого во много раз превышает интен-   зультате торможения быстрых электронов возникает тормозное рент-
сивность излучения урана. Им удалось выделить два новых элемента –     геновское излучение. Тормозное рентгеновское излучение имеет
носителя беккерелевского излучения: полоний 210              226       сплошной непрерывный спектр, который ограничен со стороны малых
                                               84 Ро и радий 88 Ra .

         Обнаруженное излучение было названо радиоактивным излучени-   длин волн λmin – границей сплошного рентгеновского спектра. С рос-
ем, а само явление – испускание радиоактивного излучения – радиоак-    том напряжения, подаваемого на трубку, эта граница смещается в сто-
тивностью. Дальнейшие опыты показали, что радиоактивные свойства       рону более коротких волн (рис. 12.2). Из соотношения
элемента обусловлены структурой его ядра.                                                 hc
                                                                       ε = eU = hv max =      можно определить:             I
         В настоящее время под радиоактивностью понимают способность                    λ min                                    50 кВ
некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра                                     hc                         40 кВ
с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элемен-                             λ min =        (12.1)
тарных частиц. Радиоактивность подразделяется на естественную (на-                                    eU                          25 кВ

блюдается у неустойчивых изотопов, существующих в природе) и ис-       т.е. максимальная энергия ε = hv max кванта рентге-
кусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядер-      новского излучения не может превышать энергию          λmin          λ
                                                                                                                                   Рис.12.2
ных реакций). Принципиального различия между этими двумя типами        электрона ε=eU, которую он получил в уско-
радиоактивности нет, так как законы радиоактивного превращения в       ряющем поле.
обоих случаях одинаковы.                                                     Кроме тормозного возникает характеристическое рентгенов-
         Работу по исследованию явления радиоактивности продолжил      ское излучение, имеющее линейчатый спектр. Это название обуслов-
Резерфорд, который поставил задачу выяснить природу радиоактив-        лено тем, что частоты линий спектра являются характерными для ве-
ных лучей. Для этого он использовал метод отклонений в магнитном       щества анода. Характеристическое излучение возникает в результате
поле. Оказалось, что излучение, даваемое радиоактивным веществом,      вырывания электрона с одной из близких к ядру оболочек атома. На
в магнитном поле разделяется на три компонента. Они были названы       освободившееся место переходит электрон атома из более удаленной
α , β , γ − лучи.                                                      от ядра оболочки. Этот переход сопровождается испусканием кванта
         α-Излучение отклоняется электрическим и магнитным полями,     рентгеновского излучения, энергией ε = hv , частота которого опреде-
обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей         ляется зарядом ядра Ze, квантовыми числами оболочек, между кото-
способностью (например, поглощаются слоем алюминия толщиной            рыми совершается переход.