Опыт Резерфорда

Гамма-лучи

   По своим свойствам  γ-лучи очень сильно напоминают  рентгеновские, но только их  проникающая способность гораздо  больше, чем у рентгеновских лучей.  Это наводит на мысль, что  γ-лучи представляют собой электромагнитные  волны. Все сомнения в этом  отпали после того, как была  обнаружена дифракция γ-лучей  на кристаллах и измерена длина  волны. Она оказалась очень  малой — от 10–8 до 10–11 см.

На шкале электромагнитных волн γ-лучи непосредственно следуют за рентгеновскими. Скорость распространения в вакууме у γ-лучей такая же, как у всех электромагнитных волн, — около 300000 км/с.

Бета-лучи

С самого начала α- и β-лучи рассматривались как потоки заряженных частиц. Проще всего было экспериментировать с β-лучами, так как они сильно отклоняются как в магнитном, так и в электрическом поле.

Основная задача состояла в определении заряда и массы  частиц. При исследовании отклонения β-частиц в электрических и магнитных  полях было установлено, что они  представляют собой не что иное, как электроны, движущиеся со скоростями, очень близкими к скорости света. Существенно, что скорости β-частиц, испущенных данным радиоактивным элементом, неодинаковы. Встречаются частицы  с самыми различными скоростями.

Альфа-частицы

Труднее оказалось выяснить природу а-частиц, так как они слабо отклоняются магнитным и электрическим полями.

Окончательно эту задачу удалось решить Резерфорду. Он измерил  отношение заряда q частицы к ее массе m по отклонению в электрическом и магнитном полях. Оно оказалось примерно в 2 раза меньше, чем у протона — ядра атома водорода. Для определения массы α-частицы нужно было измерить еще ее заряд.

Это было сделано лишь после  изобретения счетчика Гейгера. С  его помощью подсчитывалось число  частиц, попадающих в единицу времени  внутрь металлического цилиндра, соединенного с электрометром (рис. 7.10). Сквозь очень  тонкое окошко α-частицы могут проникать  внутрь счетчика и регистрироваться им. Электрометр позволяет определить суммарный заряд α-частиц, испущенных за определенный интервал времени. Такого рода опыты показали, что заряд  α-частицы равен удвоенному элементарному  заряду. Следовательно, ее масса в 4 раза превосходит массу атома  водорода, т. е. равна массе атома  гелия. Таким образом, α-частица оказалась  ядром атома гелия.

Учитывая то, что из 2000 испущенных α-частиц только одна отбрасывалась назад: Резерфорд сделал вывод, что положительный заряд в атоме занимает небольшое пространство, то есть в атоме есть положительно заряженное ядро, а электроны вращаются вокруг ядра.

Несколько позже модель Резерфорда получила название планетарной модели атома (она действительно похожа на Солнечную систему: тяжелое ядро - Солнце, а обращающиеся вокруг него электроны - планеты).

  Защита организма от  радиоактивного альфа-излучения.

Полностью задерживается  листом плотной бумаги.

Не менее надежной защитой  от альфа-частиц является одежда человека.

Поскольку альфа-излучение  имеет наибольшую ионизирующую, но наименьшую проникающую способность, внешнее облучение альфа-частицами  практически безвредно, но попадание  их внутрь организма весьма опасно.

   Защита организма  от радиоактивного бета-излучения.

Бета-частицы почти полностью  поглощают оконные или автомобильные  стекла и металлические экраны толщиной в несколько миллиметров.

Одежда поглощает до 50 % бета-частиц.

При внешнем облучении  организма на глубину около 1 мм проникает 20—25 % бета-частиц, поэтому внешнее  бета-облучение представляет серьезную  опасность лишь при попадании  радиоактивных веществ непосредственно  на кожу (особенно на глаза) или же внутрь организма.

Защита организма от радиоактивного гамма-излучения.

Для ослабления его энергии  в два раза необходим слой вещества (слой половинного ослабления) толщиной:

Воды — 23 см;

Стали — около 3 см;

бетона — 10 см;

дерева — 30 см.

Хорошей защитой от гамма-излучений  являются тяжелые металлы, например свинец.