8.3.4. Метод толстослойных фотоэмульсий

В 1896 г. Анри Беккерель (1852–1908, Франция) обнаружил ионизирующее действие быстрых заряженных частиц на фотоэмульсию. Частица, пронизывая кристалл бромида серебра, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристаллов образует скрытое изображение. После проявления фотопластинки (п.7.8.10) можно обнаружить (при сильном увеличении) трек частицы. Достоинства данного метода:

1) время экспозиции может быть сколь угодно большим, что позволяет регистрировать редкие явления;

2) ввиду большой плотности эмульсии треки получаются очень короткими (10^–5 м), что позволяет увеличить число регистрируемых явлений.

8.4. Радиоактивность

В 1896 г. Беккерель обнаружил, что если рядом с образцом соли урана положить фотопластинку, помещённую в светонепроницаемый пакет, то она оказывается засвеченной, причём это не зависит от попадания на соль урана солнечного света и происходит даже в полной темноте. Оказалось, что причиной тому - излучение, которое подобно рентгеновскому, ионизирует воздух и разряжает электроскоп, причем интенсивность излучения определяется только количеством урана и не зависит от химического соединения, в которое он входит.

В 1898 г. Мария Склодовская-Кюри (1867–1934, Франция) обнаружила ещё один элемент с подобными свойствами – торий, а затем совместно с мужем Пьером Кюри (1859–1906, Франция) они выделили ранее неизвестные элементы – полоний и радий (лат. – лучистый, даёт очень интенсивное излучение). Супруги Кюри назвали свойство вышеназванных элементов радиоактивностью (определение будет дано ниже).

• Впоследствии было установлено, что все элементы с номерами более 83 (табл. Менделеева) радиоактивны.

8.4.1. Состав радиоактивного излучения

Первыми исследовали состав радиоактивного излучения Беккерель, супруги Кюри и Резерфорд на основе опыта, ставшего классическим: препарат радия помещают на дно узкого канала 1 в куске свинца 2. Излучение проходит через сильное магнитное поле 3 (нормальное к оси канала) и попадает на фотопластинку 4.

В отсутствии поля при проявлении на фотопластинке появляется одно тёмное пятно. В магнитном поле излучение разделилось на три луча (их назвали , , -лучи), два из которых отклонились от оси канала в противоположные стороны (что говорит о наличии в них зарядов противоположных знаков), а третья составляющая (-лучи) не отклонилась. При этом отрицательно заряженная составляющая (-лучи) отклонилась значительно сильнее положительно заряженной (-лучи). Значит, физическая природа , , -излучений различна.

8.4.2. Свойства , , -излучений

Наименьшей проникающей способностью обладают -лучи (слой бумаги толщиной 0,1 мм для них непрозрачен), затем -лучи (проходят сквозь алюминиевую пластинку толщиной в несколько мм) и -лучи – при прохождении через слой свинца толщиной в 1 см их интенсивность убывает вдвое.

Выяснить природу -лучей оказалось наиболее сложно, т.к. они слабо отклоняются электрическим и магнитным полями. Однако, Резерфорд по отклонению в магнитном поле измерил отношение для частиц -луча и определил, что -частицы – полностью ионизированные атомы гелия .

Исследования отклонения -лучей в электрическом и магнитном полях показали, что -лучи есть поток электронов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света в вакууме, причём разные электроны имеют разную скорость, что приводит к различию в их отклонении и расширению -луча в магнитном поле.

-лучи напоминали рентгеновские, но с ещё большей проникающей способностью. Дифракция -лучей на кристаллах подтвердила гипотезу, что -лучи – электромагнитные волны с .

• Скорость -лучей, как и других ЭМВ, равна скорости света.