Специально к окончанию учебного года! Скидки до 50% на комплекты видеоуроков и электронных тетрадей

СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Выбрать материалы

Скидки до 50 % на комплекты
только до 27.05.2025

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Была в сети 22.05.2025 10:44

Васенина Надежда Анатольевна

учитель

62 года

1 487

40 683

Подписчики

Подписки

Местоположение

Россия, Кемерово

Специализация

Физика

Обо мне Блог Файлы Тесты Галерея Активность Награды

Открытие нейтрона и протона

Категория: Физика

30.03.2022 14:39

Учебник: Физика. 9 класс. Учебник. Перышкин А.В., Гутник Е.М. М.: 2014. - 320 с.

Тема: § 55 Открытие протона и нейтрона

Презентация представляет собой видеоряд для объяснения нового материала. Может быть использована учениками для подготовки к уроку.

Просмотр содержимого документа
«Открытие нейтрона и протона»

Открытие протона и нейтрона

Васенина Н.А., учитель МБУ СОШ № 58, г. Кемерово

Англия, 1919 год

Первую частицу, входящую в состав атомных ядер, открыл в 1919 г. Э. Резерфорд, исследуя взаимодействие α-частиц с ядрами атомов азота.

Резерфорд выдвинул гипотезу, что одной из частиц, входящих в атомное ядро, является ядро атома водорода.

Полученные опытным путем факты говорили, что массы химических элементов превышают массу атома водорода в целое число раз.

Эрнест Резерфорд – британский ученый-физик с новозеландскими корнями, именуемый отцом ядерной физики. Нобелевский лауреат, рыцарь-бакалавр, обладатель титула английского барона.

Источник: https://biographe.ru/uchenie/ernest-rutherford

Протон - это ядро атома водорода, элемента, который имеет наиболее простое строение. Оно имеет положительный заряд и практически неограниченное время жизни.

Это самая стабильная частица во Вселенной. Протоны, образовавшиеся в результате Большого Взрыва, до сих пор не распались.

Масса протона составляет

1,627*10-27 кг или 938,272 эВ.

Чаще эту величину выражают в электронвольтах.

Естественно, гипотезу надо было проверить на опыте. Надо было «добыть» эту частицу из ядра.

Надо было подобрать такую ядерную реакцию с альфа-частицами, чтобы в результате «соударения» альфа-частицы и ядра подобранного вещества из него выбивался бы протон.

В качестве такого вещества был выбран азот.

В герметический сосуд помещался источник α -частиц, перед которым располагался прозрачный экран, покрытый сульфидом цинка.

При выкачивании воздуха из сосуда, α -частицы достигали экрана и вызывали световые вспышки, наблюдаемые с помощью микроскопа. Источник частиц отодвинули от экрана настолько, что вспышек на экране не было видно, т.е. α -частицы не долетали до экрана.

Когда в камеру запустили азот, то на экране опять появились вспышки. Альфа-частицы дать таких вспышек не могли, значит об экран бились частицы, выбиваемые из атомов азота и ядерная реакция шла.

Схема установки Резерфорда

Отодвигая экран Э от окна камеры, Резерфорд измерил среднюю длину свободного пробега наблюдаемых частиц в воздухе. Она оказалась приблизительно равной 28 см, что совпадало с оценкой длины пробега H-частиц, наблюдавшихся ранее Дж. Томсоном.

Исследования действия на частицы, выбиваемые из ядер азота, электрических и магнитных полей показали, что эти частицы обладают положительным элементарным зарядом и их масса равна массе ядра атома водорода.

Впоследствии опыт был выполнен с целым рядом других газообразных веществ. Во всех случаях было обнаружено, что из ядер этих веществ α-частицы выбивают H-частицы или протоны.

Масса протона, по современным измерениям, равна:

В ядерной физике массу частицы часто выражают в атомных единицах массы (а. е. м.), равной массы атома углерода с массовым числом 12:

Заряд протона равен заряду электрона, но положительный.

После открытия протона было высказано предположение, что ядра атомов состоят из одних протонов.

Однако это предположение оказалось несостоятельным, так как отношение заряда ядра к его массе не остается постоянным для разных ядер, как это было бы, если бы в состав ядер входили одни протоны.

Для более тяжелых ядер это отношение оказывается меньше, чем для легких, т. е. при переходе к более тяжелым ядрам масса ядра растет быстрее, чем заряд.

В 1920 г. Резерфорд высказал гипотезу о существовании в составе ядер жестко связанной компактной протон-электронной пары, представляющей собой электрически нейтральное образование – частицу с массой, приблизительно равной массе протона.

Он даже придумал название этой гипотетической частице – нейтрон. Это была очень красивая, но, как выяснилось впоследствии, ошибочная идея. Электрон не может входить в состав ядра.

Э.Резерфорд в Манчестерском университете.

Однако идея о существовании тяжелой нейтральной частицы казалась Резерфорду настолько привлекательной, что он незамедлительно предложил группе своих учеников во главе с Дж. Чедвиком заняться ее поиском.

ЧЕДВИК (Chadwick), Джеймс

20 октября 1891 г. – 24 июля 1974 г. Нобелевская премия по физике, 1935 г.

Лаборатория Чедвика

Через 12 лет лабораторных исследований, в 1932 г. Чедвик экспериментально обнаружил что излучение, возникающее при облучении бериллия α-частицами представляет собой поток нейтральных частиц с массой, примерно равной массе протона. Так был открыт нейтрон.

В 1930 году Вальтер Боте и Герберт Беккер в немецком Гиссене обнаружили, что если энергичные альфа-частицы, испускаемые полонием, падают на некоторые легкие элементы, в частности на бериллий, бор, литий, то возникает необычно проникающее излучение. Бериллий производил самое интенсивное излучение.

Полоний очень радиоактивен, производит энергичное альфа-излучение, и в то время он обычно использовался для экспериментов по рассеянию

На альфа-излучение может влиять электрическое поле, поскольку оно состоит из заряженных частиц.

Однако наблюдаемое проникающее излучение не было подвержено влиянию электрического поля, поэтому считалось, что это гамма-излучение .

Излучение было более проникающим, чем любые известные гамма-лучи, и детали экспериментальных результатов было трудно интерпретировать.

Иpeн Жoлиo-Kюpи (дoчь Mapии и Пьepa Kюpи) и ee муж Фpeдepик Жoлиo-Kюpи oбнapужили, чтo ecли нa пути излучeния, oбpaзующeгocя пpи бoмбapдиpoвкe бepиллия α-чacтицaми, пocтaвить пapaфинoвую плacтину, тo иoнизиpующaя cпocoбнocть этoгo излучeния peзкo увeличивaeтcя.

Oни cпpaвeдливo пpeдпoлoжили, чтo излучeниe выбивaeт из пapaфинoвoй плacтины пpoтoны, имeющиecя в бoльшoм кoличecтвe в тaкoм вoдopoдcoдepжaщeм вeщecтвe.

Чедвик расчетами по результатам опытов показал, что бериллиевое излучение состоит из частиц с массой, равной примерно массе протона, и нулевым зарядом. Эти частицы он назвал нейтронами. Чедвик опубликовал статью о своих результатах в «Трудах Королевского общества» за 1932 г. Однако предварительная заметка о нейтроне была опубликована в номере «Nature» от 27 февраля 1932 г. В дальнейшем И. и ф. Жолио-Кюри в ряде работ 1932-1933 гг. подтвердили существование нейтронов и их свойство выбивать протоны из легких ядер. Они установили также испускание нейтронов ядрами аргона, натрия и алюминия при облучении а-лучами.