Практическое занятие №
Тема: «Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность».
Цели: 1) изучить процесс ядерной реакции, схему её протекания; выяснить что понимают под искусственной радиоактивностью; 2) сформировать умения и навыки определения ядра и других продуктов при ядерной реакции путём решения задач.
Оборудование: тетрадь для практических работ, ручка, методические рекомендации по выполнению работы, учебник и сборник задач по физике для профессий и специальностей технического профиля В.Ф. Дмитриева.
Указание. Работа состоит из двух частей – теоретической и практической. После изучения теоретического материала можно приступить к выполнению практической части. Она состоит из одной или более заданий для самостоятельного выполнения.
Порядок выполнения работы
1. Рассмотрите теоретический материал и письменно дайте ответы на вопросы для подготовки к занятию. Вы можете воспользоваться учебником В.Ф. Дмитриева «Физика» стр.402 – 403.
2. Рассмотрите методические указания к решению типовых задач. Для этого откройте сборник задач по физике для профессий и специальностей технического профиля В.Ф. Дмитриева на стр.176 № 1-4.
3. Решите задачи для самостоятельного решения. Не забывайте о правильном оформлении задач
Теоретический материал
Как вы уже знаете, в конце 19-го века была открыта радиоактивность — явление самопроизвольного распада атомных ядер. А в 1919 году Э.Резерфорд впервые осуществил искусственное превращение атомных ядер: при бомбардировке азота 
частицами ядро азота превращалось в ядро изотопа кислорода с испусканием протона:
Химические вещества, занимающие одно и то же место в таблице Менделеева, но имеющие разную атомную массу, называются изотопами. Ядра изотопов отличаются числом нейтронов. Например, водород имеет три изотопа: протий — ядро состоит из одного протона, дейтерий — ядро состоит из одного протона и одного нейтрона, тритий — ядро состоит из одного протона и двух нейтронов.
|
|
Ядерная реакция — это процесс изменения атомных ядер при их взаимодействии как друг с другом, так и с ядерными частицами. При протекании ядерных реакций выполняются законы сохранения электрических зарядов и массовых чисел: сумма зарядов (массовых чисел) ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядов (массовых чисел) конечных продуктов (ядер и частиц) реакции.
Пример: при бомбардировке ядер лития быстрыми протонами эти ядра расщепляются на частицами:
УСЛОВИЯ ПРОТЕКАНИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
Ядерные реакции при столкновениях ядер
Напомним, что ядерные силы характеризуются очень малым радиусом действия. Поэтому для того, чтобы в результате столкновения двух ядер могла произойти ядерная реакция, необходимо сблизить ядра на очень малое расстояние — только тогда между ними начнут действовать ядерные силы.
Однако между положительно заряженными ядрами существуют большие электростатические силы отталкивания. Поэтому сблизиться на достаточно малое расстояние могут только ядра, летящие с большой скоростью. Это весьма существенное обстоятельство не позволяет пока человечеству в полной мере использовать ядерную энергию
Из-за электростатического отталкивания ядер первые ядерные реакции удалось осуществить только тогда, когда в распоряжении ученых оказались образующиеся при радиоактивных распадах -частицы с большой кинетической энергией.
|
|
Ядерные реакции на нейтронах
Вскоре после открытия нейтрона итальянский физик Энрико Ферми догадался, что именно нейтрон может оказаться наиболее подходящим «инструментом» для осуществления ядерных реакций — и как раз благодаря своей высокой проникающей способности, обусловленной его нейтральностью.
Так как нейтрон не имеет электрического заряда, даже медленный нейтрон может проникнуть в ядро и вызвать ядерную реакцию. Более того, как было установлено впоследствии (в том числе самим Ферми), именно медленные нейтроны и являются наиболее эффективными для осуществления ядерных реакций.