Какие лучи отклоняются в магнитном поле

Учительские университеты

Затем происходит обмен «семьями» (группами)и рассказ о своем виде излучения
Ребята возвращаются в свою «семью»
ФИЗМИНУТКА
РЕФЛЕКСИЯ (Учитель зачитывает вопрос, учащиеся отвечают на индивидуальных листах)
I. Ответы на вопросы..
1. Какие лучи наиболее сильно отклоняются в магнитном поле? ( β )
2. Какие лучи наиболее слабо отклоняются в магнитном поле? ( γ)
3. Какие лучи обладают наименьшей проникающей способностью? (α -, β , γ)
4. Какие лучи обладают наибольшей проникающей способностью? ( γ)
5. При прохождении каких лучей через слой свинца их интенсивность убывает вдвое? (α )
6. Длина волны каких лучей от 10 до 10 см? ( γ)
7. Какие частицы представляют собой электроны? ( β )
8. Какие частицы представляют собой ядро атома гелия? (α )
9. Природу каких лучей оказалось установить горазда сложнее? (α )
10. Какие лучи представляют собой коротковолновое электромагнитное излучение? ( γ)

На доску вывешиваются ответы учеников и правильные ответы для сравнения. Делается анализ по работе отдельных учеников и всей «семьи»
Учащимся предлагается вернуться к схематическому чертежу, на котором не написано какие лучи в какую сторону откланяются. Предлагается им их записать на чертеже.
Д/З стр. 264 § 8.4 задача 8.4.2 и 8.4. 5
Учебник для 11 класса естественно – математического направления С.Туякбаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт и др. «Физика и астрономия» Алматы «Мектеп» 2007г

Какие лучи отклоняются в магнитном поле

Опыт Резерфода . Радиоактивный распад.

Знаменитый опыт. В данном разделе доказывается ошибочность принятого сегодня толкования этого эффекта, ставшего основанием фундамента теоретической ядерной физики.

Сегодня понятие излучения включает в себя и испускание каких либо частиц и собственно электромагнитное излучение. И между ними, как правило, не делается разницы, что само по себе уже неверно, даже если иметь в виду фотон. По теории фотон тоже частица, безмассовая , абсолютно нейтральная. ( в энциклопедиях пишут, даже истинно нейтральная), и следовательно, не подчиняется закону Кулона – не взаимодействует с электрическими зарядами и полями. Для данной частицы даже не свойственен магнитный момент. И в то же время фотон участвует за счет мултипольности и в магнитном , и в электрическом и даже в гравитационном взаимодействиях. Подобный наворот заставляет задуматься о научной компетенции авторов понятий зарядовой четности и зарядового сопряжения. То есть путем множества оговорок противоречащих одна другой все-таки приходится признать, что фотон вовсе не нейтрален. Бывают кванты — фотоны электрического и магнитного типа.

Ну что сказать, ну что сказать, устроены так люди…

Противоречия при помощи таких же противоречий и составляют основу претендующей на звание абсолюта ядерно-квантовой физики.

Так в чем разница между излучением частицы и излучением света. Да в том, что материальная частица без каких либо оговорок взаимодействует со всеми полями по одному закону, а излучение по другому.

К примеру, возьмем частицу вещества, атом или молекулу. В опытах Штерна-Герлаха и Раби такая частица, обладающая магнитным «» моментом »» притягивается к полюсам магнита в зависимости от ориентации и положения относительно полюсов. На основе этого эффекта построены все принятые сегодня квантовые стандарты частоты .

О магнитном моменте далее будем говорить как о способности намагничиваться.

В опытах с электрическими полями, Милликен , Иоффе сами не подозревая того, доказали существование электрического дипольного момента у атомов, молекул и даже пылинок вещества. То есть атомы не нейтральны в принципе. У них в любом состоянии существует потенциал отличный от нуля. И находясь между двумя потенциалами он должны принять потенциал равный напряженности электрического поля в данной наблюдаемой точке. А если быть совсем точным, то напряжению или разнице потенциалов, поскольку любая среда имеет сопротивление.

Иначе не имеет смысла говорить о потоках и самой напряженности.

Частицы атома в этом плане ничем не должны отличаться от самого атома в плане магнитного и электрического взаимодействия. То есть частица должна будет притягиваться (отклонятся) к полюсам магнита.

Сравним с опытом, приписываемым Резерфорду.

Рис 1 . Схема опыта по обнаружению α -, β — и γ — излучений. К – свинцовый контейнер, П – радиоактивный препарат, Ф – фотопластинка, В – магнитное поле.

Наблюдения показали, что одновременно a- и b- излучения испускаются только веществами, содержащими несколько различных радиоактивных элементов. Чистые радиоактивные элементы испускают или a — излучение или b -излучение, каждому их которых сопутствует g -излучение. Радиоактивность возникает вследствие самопроизвольного распада ядер одних элементов и превращения их в ядра других. Превращения ядер бывают двух типов: a- распад и b- распад. Они подчиняются определенным закономерностям, называемым правилами радиоактивного смещения. Эти правила установил Содди.

Э. Резерфорд экспериментально установил (1899), что соли урана испускают лучи трёх типов, которые по-разному отклоняются в магнитном поле:

Хотя оба естественных изотопа урана U 238 U 235 только альфа и гамма активны. Картинка явно врет, так как и Радий испускает только два вида радиоактивного излучения: гамма-лучи с энергией 0.188 МЭв и альфа-частицы с энергией 4.777 МЭв . Полоний 210 и торий 226 также не являются бета активными. Только они были открыты к моменту опыта.

Вывод: сама схема опыта синтезирована и гораздо позже. Либо это был другой элемент.

Но все-таки рассмотрим эту схему, поскольку именно она тиражируется во всех учебниках.

Здесь частицы a и b излучения отклоняются не к полюсам, а перпендикулярно к направлению вектора магнитной индукции. То есть выталкиваются магнитным полем в плоскости перпендикулярной магнитному потоку. Точно также ведет себя и проводник с током. Он выталкивается полем в сторону уменьшения напряженности, независимо от того с какой стороны он в это поле вносится. Важен только угол между вектором магнитной индукции и проводником.

Объяснить такое выталкивание силой Лоренца не получается потому что мешает магнитный момент. Если квантовая механика позволяет намагничивание частиц, то это касается как частиц, так и атомов в целом. Должно присутствовать отклонение к полюсам. И у атомов оно имеется и доказано в опытах с молекулярно-атомными пучками. В противном случае, при отсутствии в опытах отклонения частиц по направлению к полюсам говорит об отсутствии и магнитного момента и намагничиваемости частиц, что в свою очередь ставит под сомнение весь аппарат квантовой механики…. То есть и с самой силой Лоренца проблема номер раз. Нет учета магнитного момента электрона….. а его и не было во времена Лоренца.

Обнаруженная особенность говорит об отсутствии «магнитного момента» у якобы излучаемых частиц.

Второе это положительность заряда альфа частицы. Никто опытов с ядрами. Гелия в поле конденсатора не проводил.

Электрон-позитронная пара. Различие отклонений никак не комментируется . д а и спиральность треков тоже.

Зато все прекрасно согласуется с опытами Дж. Томсона в 1897 г . с катодными лучами и подтверждено в опыте Иоффе.

Они, то есть
только электроны, отклонялись к электроду конденсатора расположенному перпендикулярно вектору магнитной индукции.

В классической электродинамике такое взаимодействие с электрическим и магнитным полем имеет только электрический ток в проводнике. А о токе и переносчике тока уже говорилось в более ранних статьях. А с позитронами и любыми другими положительно заряженными частицами таких опытов не ставилось…

Обнаруженное противоречие между поведением атомов и уже якобы атомных частиц заставляет задуматься о том, что такие элементарные частицы (прежде всего электрон) не являются на самом деле материальными (с заметной массой) частицами, а являются истинным излучением. И носитель этого излучения не электрон – элементарная частица.

Эти три вида радиоактивных излучений сильно отличаются друг от друга по проникающей способности. Наименьшей проникающей способностью обладает α -излучение. В воздухе при нормальных условиях α -лучи проходят путь в несколько сантиметров. β -лучи гораздо меньше поглощаются веществом. Они способны пройти через слой алюминия толщиной в несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают γ -лучи, способные проходить через слой свинца толщиной 5–10 см.

Проникающая способность говорит, прежде всего, о различной скорости распространения данных излучений в веществе.

А теперь поглядим с другой стороны.

Для начала надо определиться, что такое частица и что такое эм . Излучение.

Вся разница в том, что частица это материальное тело(тело имеющее массу), имеющее способность вращаться, обладающая каким не каким магнитным полем(магнитным моментом), то есть имеет способность реагировать своим движением на воздействии внешнего магнитного поля. Частица обладает свойством инерционности. Таким образом, вещественная частица, находящаяся между полюсами магнита должна в зависимости от расстояния и своей собственной ориентации притягиваться к тому или иному полюсу. (Частица вещества может быть и молекулой и атомом и предполагаемой элементарной частицей).

Электромагнитное излучение этими свойствами не обладает. При прохождении потока излучения между полюсами магнита оно отклоняется в плоскости перпендикулярной направлению поля. Либо его сила и скорость такова, что слабым магнитным полем не отклоняется заметно вообще. Это и продемонстрировал опыт Резерфорда.

А это и означает, что носителем электрического поля является излучение, которое ныне по квантовой теории переносит квант электромагнитного поля – фотон.

Противоречие уже и в том, что и предполагаемые частицы и гамма-излучение ведут себя по отношению к магнитному полю одинаково. Не притягиваются.

А вот отклонение в разные стороны еще раз говорит мы наблюдаем излучение аналогичное свету. Как это похоже на расщепление спектральных линий. Эффект Зеемана.

О спонтанности.

Спонтанность деления атомного ядра странная с точки зрения закона сохранения энергии штука. Для того чтобы процесс распада начался в относительно замкнутой системе, в данном случае в атоме, необходим внешний источник энергии, должно быть какое-либо излучение для вывода ядра из состояния стабильности: либо это должно быть столкновение, либо внутренне излучение. Ну, никто тебя не трогает, с чего бы разваливаться. Таким образом, о спонтанности или случайности и речи быть не может, что-то заставляет атом извне либо размножаться, либо увеличивать атомный вес. Причинность и следствие + закон сохранения энергии. Иначе надо предположить, что ядра кем-то созданные имеют некий конструкционный запас прочности. В них с избытком, за счет конструкции, энергии и когда одна из деталек ломается, спонтанно конечно, шарик разваливается.

Всюду утверждается спонтанность и в тоже время альфа распад и соответственно деление у урана 235, и урана 238 вызвано нейтронами. Неоднозначность порождает недоверие.

Откуда берется энергия – раз.

Откуда берутся электроны для заполнения оболочек ядер Гелия? Можно подумать, что электроны просто из воздуха, где их немеряно . Или из стекла, которое их теряет и присоединятся к ядрам.

Почему как из пушки все летит наружу, а не остается хотя бы большая часть всех этих компонент внутри контейнера с распадающимся веществом – это два. Особенно это касается гелия. По опыту можно истолковать, что все ядра гелия вылетают только с поверхности образца, а что творится внутри образца, никто и не задумался. Не внушает доверия и странно большая скорость истечения гелия, даже большая чем скорость истечения электронов. Энергия и проникающая способность альфа частиц меньше? Да. А магнитом отклоняется больше электрон. Если это частица, то почему все в комплексе излучение отклоняется не к полюсам магнита, а в перпендикулярной полю плоскости.

Почему только потом ядра гелия приобретают электроны?

Даже если не учитывать, что большая часть излучения просто обязана остаться в контейнере с образцом, поскольку он излучает во все стороны; не учитывать, что ядро якобы излученного гелия просто обязано подхватить якобы электроны хотя бы от B- потока; даже если предположить, что все излучение целиком отражается от материала контейнера; все равно приходится для удовлетворения закону сохранения придумывать, как оставшееся после таких допущений Aльфа — ядра спокойно вылетают из образца только с его поверхности, летят обязательно в пространство не рассеиваясь, попадают все в магнитное поле, да еще имеют скорость большую скорости электрона имея к тому же и невероятно большую по сравнению с ним массу. Прикидочный расчет показывает, что сила отдачи у образца должна быть такова, что вполне можно использовать его в качестве реактивного двигателя.

Для этого современная квантово-механическая теория напрочь забывает об электромагнитном взаимодействии всех трех типов излучений в едином потоке. Заряды частиц разные по знаку по теории. То есть сами частицы по закону Кулона должны притягиваться, а не отталкиваться.

О неодновременности единичных событий – выход альфа частицы и электрона можно не говорить, поскольку времена при достаточно большой массе радиоактивного образца ничтожно малы и поток тех и других достаточно плотен.

И еще одно замечание: отсутствие во сей литературе описания опытов с излучением в присутствии электрического поля. Наводит на некоторые мысли.

И во всех своих теориях распада Классика не учла, не ущучила еще один вид излучения: инфракрасное. Исключительно все образцы с радиоактивными элементами греются и имеют температуру, выше чем нормальная – 21 градуса по Цельсию. Поток этого излучения никак не регистрируется и не учитывается, но совершенно удачно используется в реакторах…

Наверняка в данной статье есть спорные моменты.

Но можно с уверенность сказать, одно только различие в поведении атомов и предполагаемых частиц в магнитном поле говорит о том, что частицами вещества данный поток не является.

А значит это излучение света.

Следовательно рассматривая все опыты в которых якобы обнаружена та или иная «элементарная частица», которая не притягивается полюсами магнита, в действительности даже отдельной частицей считаться не может, а является электромагнитным излучением.

Следует отметить, что и опыты, в которых якобы открыты протон и нейтрон могут быть истолкованы иначе при более тщательном их рассмотрении

Какие лучи отклоняются в магнитном поле

В воздухе при атмосферном давлении альфа-излучение преодолевает лишь небольшое расстояние, как правило, от 2,5 до 7,5 см. В условиях вакуума электрическое и магнитное поля заметно отклоняют его от первоначальной траектории. Направление и величина отклонений указывают на то, что альфа-излучение — это поток положительно заряженных частиц, для которых отношение заряда к массе (e/m) в точности соответствует дважды ионизированному атому гелия (He++). Эти данные и результаты спектроскопического исследования собранных альфа-частиц позволили Резерфорду сделать вывод о том, что они являются ядрами атома гелия.

Бета-излучение

Это излучение обладает большей проникающей способностью, чем альфа-излучение. Как и альфа-излучение, оно отклоняется в магнитном и электрическом полях, но в противоположную сторону и на большее расстояние. Это указывает на то, что бета-излучение является потоком отрицательно заряженных частиц малой массы. По отношению e/m Резерфорд идентифицировал бета-частицы как обычные электроны.

3. Гамма-излучение

Гамма-излучение проникает в вещество гораздо глубже, чем альфа- и бета-излучения. Оно не отклоняется в магнитном поле и, следовательно, не имеет электрического заряда. Гамма-лучи были идентифицированы как жесткое (т.е. имеющее очень высокую энергию) электромагнитное излучение. Разделение радиоактивного излучения в магнитном поле на альфа-, бета- и гамма-лучи схематично показано на рисунке.

СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА, иллюстрирующего отклонение разных видов радиоактивного излучения в магнитном поле.

Мерой радиоактивности служит активность. Измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или объема (Бк/куб.м). Также встречается еще такая единица активности, как Кюри (Ки). Это — огромная величина: 1 Ки = 37000000000 Бк. Активность радиоактивного источника характеризует его мощность. Так, в источнике активностью 1 Кюри происходит 37000000000 распадов в секунду.

Виды радиоактивных излучений:

1. Естественная радиоактивность существует миллиарды лет, она присутствует буквально повсюду. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Любой человек слегка радиоактивен: в тканях человеческого тела одним из главных источников природной радиации являются калий-40 и рубидий-87, причем не существует способа от них избавиться.Учтем, что современный человек до 80% времени проводит в помещениях — дома или на работе, где и получает основную дозу радиации: хотя здания защищают от излучений извне, в стройматериалах, из которых они построены, содержится природная радиоактивность. Существенный вклад в облучение человека вносит радон и продукты его распада.

2.Радон: Основным источником этого радиоактивного инертного газа является земная кора. Проникая через трещины и щели в фундаменте, полу и стенах, радон задерживается в помещениях. Другой источник радонов помещении — это сами строительные материалы (бетон, кирпич и т.д.), содержащие естественные радионуклиды, которые являются 7 источником радона. Радон может поступать в дома также с водой (особенно если она подается из артезианских скважин), при сжигании природного газа и т.д.Радон в 7,5 раз тяжелее воздуха. Как следствие, концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов обычно ниже, чем на первом этаже. Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении; регулярное проветривание может снизить концентрацию радона в несколько раз. При длительном поступлении радона и его продуктов в организм человека многократно возрастает риск возникновения рака легких. Сравнить мощность излучения различных источников радона поможет следующая диаграмма.

3.Техногенная радиоактивность возникает вследствие человеческой деятельности. Осознанная хозяйственная деятельность, в процессе которой происходит перераспределение и концентрирование естественных радионуклидов, приводит к заметным изменениям естественного радиационного фона. Сюда относится добыча и сжигание каменного угля, нефти, газа, других горючих ископаемых, использование фосфатных удобрений, добыча и переработка руд. Такой вид транспорта, как гражданская авиация, подвергает своих пассажиров повышенному воздействию космического излучения. И, конечно, свой вклад дают испытания ядерного оружия, предприятия атомной энергетики и промышленности. Возможно и случайное (неконтролируемое) распространение радиоактивных источников: аварии, потери, хищения, распыление и т.п. Таки ситуации, к счастью, ОЧЕНЬ РЕДКИ. Кроме того, их опасность не следует преувеличивать.

Закон радиоактивного распада

Закон радиоактивного распада — закон, открытый Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом экспериментальным путём и сформулированный в 1903 году. Современная формулировка закона:

,

что означает, что число распадов за интервал времени в произвольном веществе пропорционально числу имеющихся в образце атомов .

В этом математическом выражении — постоянная распада, которая характеризует вероятность радиоактивного распада за единицу времени и имеющая размерность с −1 . Знак минус указывает на убыль числа радиоактивных ядер со временем.

Этот закон считается основным законом радиоактивности, из него было извлечено несколько важных следствий, среди которых формулировки характеристик распада — среднее время жизни атома и период полураспада.

Свойства радиоактивных излучений:

Ионизируют воздух; (ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА — процесс превращения нейтральных атомов и молекул воздушной среды в электрически заряженные частицы (ионы))

Действуют на фотопластинку;

Вызывают свечение некоторых веществ;

Проникают через тонкие металлические пластинки;

Интенсивность излучения пропорциональна

Интенсивность излучения не зависит от внешних факторов (давление, температура, освещенность, электрические разряды).

Радиоактивность.

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев.

Темы кодификатора ЕГЭ : радиоактивность, альфа-распад, бета-распад, гамма-излучение, закон радиоактивного распада.

Явление радиоактивности обнаружил французский физик Анри Антуан Беккерель, и произошло это совершенно случайно.

В начале 1896 года всё научное сообщество было охвачено интересом к недавно открытым всепроникающим рентгеновским лучам. Беккерель решил выяснить, не появляются ли рентгеновские лучи при освещении солнечным светом некоторых минералов, и выбрал для своих экспериментов весьма редкую соль урана.

Опыт Беккереля был чрезвычайно прост. Кристаллы соли выставлялись на солнце и лежали при этом на фотопластинке. Разумеется, фотопластинка заворачивалась в чёрную бумагу, чтобы её не засветил солнечный свет. Но чёрная бумага — не помеха рентгеновским лучам, и если они действительно возникают, то засветят фотопластинку.

Итак, Беккерель положил завёрнутую фотопластинку с насыпанной поверх урановой солью на солнечный свет, подержал несколько часов и затем проявил фотопластинку. Ожидания подтвердились! После проявления на фотопластинке проступили очертания кристаллов соли урана.

Полагая, что и впрямь обнаружись рентгеновские лучи, испускаемые урановой солью под действием солнечного света, Беккерель доложил об этом на заседании Французской академии. Доклад вызвал большой интерес, и было решено, что на следующем заседании, то есть через неделю, Беккерель расскажет о результатах новых опытов.

А погода тем временем испортилась, и солнце на всю неделю скрылось за облаками. Медный крест, покрытый урановой солью и приготовленный для опытов, в ожидании солнца несколько дней пролежал в ящике письменного стола — поверх фотопластинки, завёрнутой в чёрную бумагу.

Накануне нового доклада облачность так и не рассеялась, и докладывать Беккерелю было нечего. Однако отчаяние и удачу порой разделяет лишь один шаг. Неизвестно почему, но Беккерель решил проявить фотопластинку, лежавшую в столе. Каково же было его удивление, когда он увидел проступившие на ней почернения в виде отчётливой тени креста!

Таким образом, солнце оказалось совершенно ни при чём. Было обнаружено новое явление природы: урановая соль без каких-либо внешних факторов, сама по себе испускает некоторое излучение, пронизывающее чёрную бумагу.

На следующий день Беккерель доложил об этом на заседании Французской академии и затем приступил к интенсивным исследованиям. В ходе своих экспериментов он обнаружил мследующие черты нового явления.

-Новые лучи могут проникать сквозь предметы и ионизировать воздух.
-Засвечивают фотопластинку только те вещества, которые содержат уран.
-Интенсивность излучения зависит только от количества урана в веществе. Само химическое соединение при этом роли не играет. Максимально интенсивным является излучение чистого урана.

Новое явление было впоследствии названо радиоактивностью. Из опытов Беккереля следовало, что радиоактивность есть свойство химического элемента урана самого по себе — то есть свойство, которым обладают атомы урана.

Уран оказался не единственным радиоактивным элементом. Мария Склодовская-Кюри спустя два года после открытия Беккереля обнаружила аналогичное излучение тория. Вместе с мужем, Пьером Кюри, они открыли новый радиоактивный химический элемент — полоний. Наконец, вручную переработав 11 тонн руды, Мария Склодовская-Кюри получила маленькую капельку чистого радия, который излучал в три миллиона раз интенсивнее урана.

Виды радиоактивных излучений.

Каков состав радиоактивного излучения? Оказалось, что радиоактивные вещества испускают три типа лучей, различающихся по своим физическим свойствам. Эти три компоненты обнаруживаются в результате пропускания радиоактивного излучения солей урана через сильное магнитное поле (рис. 1 ).

Рис. 1. Виды радиоактивных излучений

А именно, излучение радиоактивного препарата, находящегося внутри свинцового контейнера с узким каналом, направляется на фотопластинку. В отсутствии магнитного поля на фотопластинке наблюдается одно тёмное пятно. Но если пропустить излучение сквозь область магнитного поля, то пятен становится три — одно на прежнем месте и два по бокам от него на разных расстояниях. Это означает, что радиоактивное излучение в магнитном поле распалось на три существенно различные части.

То, что две компоненты отклонились в разные стороны, означает, что они являются соответственно потоками положительных и отрицательных зарядов. Третья компонента, не отклоняющаяся магнитным полем, электрического заряда не несёт.

Положительно заряженной компоненте была присвоена буква ; её называли -излучением, -лучами или потоком -частиц. Альфа-лучи достаточно слабо отклонялись магнитным полем. Тщательные исследования Резерфорда показали, что -частицы — это полностью ионизованные атомы гелия, то есть ядра гелия.

Отрицательно заряженная компонента была названа -излучением (или -лучами
). Они отклонялись магнитным полем значительно сильнее, чем -частицы. Бета-лучи оказались потоком электронов, мчащихся со скоростями, близкими к скорости света.

Нейтральная компонента получила название -излучения (или -лучей). (Электромагнитная природа гамма-излучения была установлена экспериментально: обнаружилась дифракция гамма-лучей на кристаллических решётках. Эти же опыты позволили измерить и длину волны гамма-излучения. Гамма-лучи оказались электромагнитными волнами чрезвычайно высокой частоты — выше, чем у рентгеновского излучения.) Соответственно, проникающая способность гамма-лучей также больше, чем у рентгеновских лучей.
Среди трёх компонент радиоактивного излучения наибольшей проникающей способностью также обладают гамма-лучи — они могут пробиться сквозь слой свинца толщиной в несколько сантиметров. Сильнее поглощаются веществом бета-лучи: тут хватит нескольких миллиметров свинца, чтобы поглотить их полностью. Слабее всего проникают сквозь вещество -частицы: они не могут, например, пройти через лист бумаги

Радиоактивные превращения.

Многочисленные эксперименты с радиоактивными веществами показали, что радиоактивность сопровождается изменениями атомов, и в результате этих изменений одни химические элементы превращаются в другие.

Положение химического элемента в таблице Менделеева определяется числом электронов в нейтральном атоме, или, что то же самое — зарядом ядра атома. Поэтому превращения химических элементов означают, что в результате радиоактивных процессов изменения претерпевают атомные ядра.

Ядра атомов радиоактивных элементов являются нестабильными. Каждое такое ядро в некоторый момент распадается, поэтому явление радиоактивности называют ещё радиоактивным распадом.

В процессе радиоактивного распада исходное вещество постепенно исчезает. Новые вещества, являющиеся продуктами распада, также могут быть нестабильными и распадаться дальше. Наблюдаются целые цепочки радиоактивных распадов — вплоть до образования стабильных элементов.

Самой известной такой цепочкой является радиоактивное семейство урана. Начинается эта цепочка с альфа-распада ядра , в результате которого образуется ядро тория и вылетает -частица:

Затем родившееся ядро тория испытывает бета-распад, испуская электрон и превращаясь в ядро протактиния :

Обратите внимание, что электрону приписывается зарядовое число -1 (так как заряд электрона равен -e) и массовое число 0 (так как электрон не содержит нуклонов).

В обеих формулах (1) и (2) мы наблюдаем два важных момента.

-Сумма массовых чисел продуктов распада равна массовому числу исходного ядра. Этот баланс массовых чисел отражает неизменность общего числа нуклонов до и после распада.

-Сумма зарядовых чисел продуктов распада равна зарядовому числу исходного ядра. Этот факт служит одним из многочисленных экспериментальных подтверждений закона сохранения заряда.

Поскольку -частица уносит заряд +2e, а электрон уносит заряд -e , то возникает следующая закономерность превращения химических элементов при — и -распадах.

Правило смещения. После -распада элемент смещается на две клетки назад, то есть к началу периодической системы. После -распада элемент смещается на одну клетку вперёд, то есть к концу периодической системы.

Общие формулы, выражающие правило смещения при альфа- и бета-распадах, выглядят так:

Формулы (1) и (2) — это самое начало радиоактивного семейства урана. Всего в этой цепочке происходит восемь -распадов и шесть -распадов (причём при каждом -распаде вдобавок излучается -квант), пока в самом конце цепочки не образуется стабильное ядро свинца .

Излучение всех элементов радиоактивного семейства урана как раз и засветило фотопластинку Беккереля, и именно эта смесь излучений была впервые разложена на компоненты в магнитном поле (рис. 1 ).

Закон радиоактивного распада.

Нестабильное ядро распадается самопроизвольно (или, как ещё говорят, спонтанно). Происходит это в случайный момент времени, так что невозможно предсказать, когда именно распадётся каждое конкретное ядро.Тем не менее, ядра каждого элемента обладают определённым средним временем жизни, характерным для данного элемента.

А именно, опыт показывает, что распад радиоактивного элемента происходит со строго определённой, присущей именно этому элементу скоростью. Скорость распада у разных элементов различна; она является такой же неотъемлемой характеристикой радиоактивного элемента, как зарядовое или массовое число. Вне зависимости от условий опыта можно точно сказать, спустя какой промежуток времени интенсивность излучения данного элемента уменьшится, например, в два раза.

Период полураспада — это время, в течение которого распадается половина имеющихся радиоактивных атомов. Период полураспада как раз и является количественной характеристикой скорости радиоактивного распада.

Величина периода полураспада может быть очень разной. Например, период полураспада урана равен 4,5 млрд. лет, радия — 1600 лет, полония -138 дней, а у инертного газа радона — он составляет всего 3,8 суток.

Выведем теперь закон радиоактивного распада, а именно — найдём, как зависит от времени количество атомов, не претерпевших пока радиоактивный распад. Начальное число радиоактивных атомов равно , период полураспада равен .

Имеем следующую простую цепочку рассуждений.

Спустя время количество оставшихся атомов будет равно

Спустя время атомов останется

Спустя время атомов останется

Становится ясно, что спустя время атомов останется

Поставляя сюда , получим:

Отбрасывая индекс k, находим число оставшихся атомов в зависимости от времени:

Мы получили закон радиоактивного распада. Количество нераспавшихся атомов оказывается показательной функцией, убывающей с течением времени.

Непосредственной характеристикой скорости распада радиоактивного элемента является активность — число радиоактивных распадов, происходящих в единицу времени. Активность есть производная по времени от числа распавшихся атомов:

Обозначая множитель перед показательной функцией через (это будет активность в начальный момент времени), получим:

Мы видим, что зависимость активности от времени имеет точно такой же вид, как и закон радиоактивного распада (3) . График зависимости активности от времени приведён на рис. 2 .

Рис. 2. Зависимость активности от времени

Ясно, что активность убывает тем быстрее, чем меньше период полураспада. И наоборот, при большом периоде полураспада активность меняется медленно. Например, активность радона (T= 3,8 суток) уменьшается буквально на глазах, а активность солей урана (T= 4,5 млрд.лет) остаётся практически неизменной на протяжении человеческой жизни.

Благодарим за то, что пользуйтесь нашими материалами. Информация на странице «Радиоактивность.» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам. Чтобы успешно сдать нужные и поступить в ВУЗ или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий. Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.

Закон радиоактивного распада

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Закон радиоактивного распада»

Серия экспериментов, проведённая с соля́ми урана в период 1899—1900 гг., показала, что радиоактивное излучение в сильном магнитном поле распадается на три составляющие:

лучи первого типа отклоняются так же, как поток положительно заряженных частиц. Их назвали альфа-лучами;

лучи второго типа обычно отклоняются в магнитном поле так же, как поток отрицательно заряженных частиц, их назвали бета-лучами (существуют, однако, позитронные бета-лучи, отклоняющиеся в противоположную сторону);

а лучи третьего типа, которые не отклоняются магнитным полем, назвали гамма-излучением.

Хотя в ходе исследований были обнаружены и другие типы частиц, испускающихся при радиоактивном распаде, эти названия сохранились до сих пор, поскольку соответствующие типы распадов наиболее распространены.

Позже было установлено, что альфа-лучи представляют собой поток ядер атома гелия. А продуктом распада материнского ядра оказывается элемент, зарядовое число которого на две единицы меньше, а массовое число на четыре единицы меньше, чем у материнского ядра:

При бета-минус-распаде ядро атома испускает один электрон и антинейтрино, в результате чего образуется ядро нового элемента с тем же самым массовым числом, но с атомным номером на единицу больше, чем у материнского ядра:

А при бета-плюс-распаде ядра самопроизвольно испускают позитрон и электронное нейтрино. Ядро нового химического элемента имеет то же самое массовое число, но его атомный номер уменьшается на единицу:

Исследование изотопов различных химических элементов показало, что большинство из них превращается в более устойчивые изотопы путём радиоактивного распада. При этом очевидно, что в процессе радиоактивного распада число ядер со временем уменьшается. Но предсказать, когда именно распадётся то или иное ядро, оказалось невозможным. Однако было установлено, что для каждого радиоактивного ядра существует некоторое характерное время, называемое периодом полураспада, спустя которое в исходном состоянии остаётся половина первоначального количества радиоактивных ядер. При этом распавшиеся ядра превращаются в ядра других, более устойчивых изотопов.

Период полураспада характеризует такое свойство, как активность радионуклида. Данная величина указывает на интенсивность радиоактивных превращений, т. е. на количество радиоактивных распадов атомных ядер, происходящих за единицу времени.

В СИ единицей активности является беккерель. 1 Бк — это активность радиоактивного препарата, в котором происходит распад одного ядра за одну секунду. Внесистемной единицей активности служит кюри (1 Ки = 3,7 · 10 10 Бк).

Таким образом, чем меньше период полураспада радионуклида, тем быстрее происходит его распад и тем активнее элемент.

Отметим также, что период полураспада не зависит от того, в каком состоянии находится вещество: твёрдом, жидком или газообразном. Кроме того, период полураспада не зависит от времени, места и условий, в которых находится радиоактивное вещество. Поэтому количество радиоактивных ядер «тогда», и «сейчас» зависит только от промежутка времени, прошедшего с момента начала регистрации процесса распада ядер.

Как мы говорили, точно предсказать, когда произойдёт распад данного ядра невозможно. Однако можно оценить среднее число ядер, которые распадутся за данный промежуток времени. Закон, который описывает интенсивность радиоактивного распада от времени и количества радиоактивных атомов в образце, был открыт Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом в 1903 году. В своих работах «Сравнительное изучение радиоактивности радия и тория» и «Радиоактивные превращения» они сформулировали закон радиоактивного распада следующим образом: «Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что активность при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии».

Давайте с вами получим математическую форму закона радиоактивного распада. Для этого будем считать, что в начальный момент времени число радиоактивных ядер составляло «Эн нулевое». Тогда, через промежуток времени, равный периоду полураспада, у нас останется? Правильно, половина от их первоначального количества.

За второй период полураспада у нас распадётся половина от половины исходного числа ядер. То есть нераспавшимися останется четверть от начального числа ядер. Рассуждая далее аналогичным образом, найдём, что за промежуток времени, равный n периодам полураспада, радиоактивных ядер останется:

Поскольку n — это отношение времени наблюдения к периоду полураспада радиоактивного элемента, то последнюю запись можно представить в том виде, который вы сейчас видите на экране:

Полученное соотношение и выражает математическую запись закона радиоактивного распада. С его помощью можно найти число нераспавшихся ядер в любой момент времени.

Для примера давайте с вами решим такую задачу. Изотоп является β – -радиоактивным с периодом полураспада 30 лет. Определите заряд β-частиц, испущенных этим изотопом за 15 лет, если масса исходного препарата равна 2 г.

Отметим, что закон радиоактивного распада является статистическим, так как он справедлив до тех пор, пока число нераспавшихся ядер остаётся достаточно большим.

Вы видите теоретический и экспериментальный графики распада 47 ядер изотопа фермия-256, период полураспада которого равен 3,5 часам. Из графиков хорошо видно, что пока ядер было достаточно много (от 47 до 12), показательная функция хорошо описывала закон распада. Однако при меньшем числе ядер истинная зависимость существенно отличается от показательной функции.

Теперь давайте с вами выясним, от чего же зависит активность радионуклида. Для этого вспомним, что в процессе радиоактивного распада количество нераспавшихся ядер уменьшается, значит, активность образца равна скорости уменьшения количества нераспавшихся ядер:

Подставим в данное уравнение математическую запись закона радиоактивного распада и возьмём первую производную по времени полученного выражения.

После всех математических преобразований получим, что активность источника прямо пропорциональна числу радиоактивных ядер, имеющихся в образце в данный момент времени, и обратно пропорциональна периоду полураспада данного радиоактивного вещества.

Представим полученную нами формулу в том виде, как это показано на экране:

Произведение, стоящее в знаменателе формулы представляет собой среднее время жизни радиоактивного изотопа. Оно также равно периоду, за который количество нераспавшихся ядер уменьшается в е ≅ 2,72 раз.

Как вы уже знаете, все радиоактивные ядра данного изотопа одинаковы. Поэтому и вероятность распада для каждого из них одинакова в каждую секунду. То есть распад ядра — это, так сказать, не «смерть от старости», а скорее «несчастный случай» в его жизни. Ядро может распасться сейчас, а может прожить в образце неопределённо долго без распада.

Вероятность распада одного ядра данного изотопа за одну секунду называется постоянной распада и обозначается греческой буквой лямбда (λ). Для любого ядра данного изотопа постоянная распада одинакова. Но для ядер различных изотопов постоянная распада различна.

Давайте предположим, что в некотором радиоактивном образце имеется N ядер. Тогда вероятность распада равна той части ядер (|dN/N|) образца, которая распадётся за единицу времени:

(знак «–» в уравнении указывает на убывание числа радиоактивных ядер данного изотопа с течением времени). Из этой формулы следует, что доля распавшихся ядер равна произведению постоянной распада на малый промежуток времени, за который они распались:

Проинтегрируем это выражение от начального до произвольного момента времени:

Воспользовавшись свойствами логарифма, мы с вами получим второй вариант записи закона радиоактивного распада:

На основании полученного уравнения мы с вами можем определить, от чего зависит постоянная радиоактивного распада. Итак, предположим, что время наблюдения за радиоактивным препаратом равно его периоду полураспада. Значит, через этот промежуток времени в образце останется половина от первоначального количества ядер:

Перепишем закон радиоактивного распада с учётом этого выражения.

И прологарифмируем полученное равенство по основанию «Е».

Из полученной записи видно, что постоянная распада обратно пропорциональна периоду полураспада радиоактивного элемента:

Сравнивая эти формулы с формулой, полученной нами ранее для активности вещества, видим, что активность образца равна произведению постоянной распада и числа радиоактивных ядер в образце в данный момент:

Физика атомного ядра. Радиоактивность.

Радиоактивность (от лат. radio — излучаю и activue — деятельный) — свойство атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) изменять свой состав — заряд Z, массовое число А путем испускания элементарных частиц или ядерных фрагментов.

Открытие радиоактивности.

Явление радиоактивности было открыто Беккерелем в 1896 г. при его исследованиях люминесценции солей урана: он обнаружил спонтанное испускание неизвестного излучения. Иссле­дование других химических элементов на предмет радиоактивности позволило в 1898 г. Марии Склодовской-Кюри во Франции (и другим ученым) обнаружить свечение тория, а затем выделить неизвестный ранее элемент — полоний (названный так в честь родины Марии Кюри — Польши). Спустя некоторое время был открыт элемент радий, дающий очень интенсивное излучение. Яв­ление самопроизвольного излучения по предложению Марии и Пьера Кюри было названо радиоактивностью. Вскоре Э. Резерфорд и супруги Кюри установили, что радиоактивное излучение состоит из лучей трех видов: α -лучей, состоящих из положительных α -частиц (являющихся ядрами гелия), β -лучей, или отрицательно за­ряженных β -частиц (которые оказались электронами), и γ -лучей, не имеющих заряда, которые оказались γ -квантами (жестким электромагнитным излучением). Классический опыт, позволивший обнару­жить сложный состав радиоактивного излучения, изображен на рисунке ниже. На излучение препарата радия, помещенного на дно узкого ка­нала в куске свинца, действовало сильное магнитное поле с линиями индукции, перпендикулярными лучу. Перпендикулярно каналу рас­полагалась фотопластинка. Вся установка размещалась в вакууме. По отклонению луча определялся заряд частиц, его составляющих.

Гамма-лучи.

То, что это электромагнитная волна, было доказано опытами по дифракции на кристаллах. В ходе этих опытов была определена длина волны γ -лучей: от 10 -8 до 10 — 11 см. Их проникающая способность гораздо выше, чем у рентгеновских лучей. На шкале электромагнитных волн γ -лучи следуют непос­редственно за рентгеновскими. Скорость распространения, как у всех электромагнитных волн, — 300 000 км/с.

Бета-лучи.

Бета-лучи были идентифицированы как электроны, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света, по сильному отклонению как в магнитном, так и электрическом поле. Скорости β -частиц, испущенных радиоактивным элементом, различны, что приводит к расширению пучка (см. рис. выше).

Альфа-частицы.

Альфа-частицы отклоняются в магнитном и электрическом полях меньше других, что затрудняло их идентификацию. Окончательно природу α -частиц удалось выяснить Э. Резерфорду. С помощью экспериментов в магнитном поле он определил соотношение заряда и массы. С помощью счетчика Гейгера измерил количество частиц, испущенных препаратом за определенное время, а с помощью электрометра определил их суммарный заряд, рассчитав, таким образом, заряд одной α -частицы (+2). Экспериментально природа альфа-частиц была подтверждена с помощью спектрального анализа газа, образовавшегося за несколько дней в резервуаре, в котором Резерфорд собирал α -частицы. Каждая α -частица захватывала два электрона и превращалась в гелий.

Радиоактивные превращения. Альфа-, бета-, гамма-распад.

В процессе исследования явления радиоактивности обнаружилось, что радиоактивные элементы в результате испускания радиоактивного излучения превращаются в другие элементы. При радиоактивном распаде происходит цепочка последовательных превращений атомов.

После того, как было открыто атомное ядро, сразу стало ясно, что именно оно претерпевает превращения при радиоактивных распадах. Ведь на электронных оболочках нет α -частиц. а уменьшение числа электронов оболочки превращает атом в ион. а не в новый химический элемент.

Правило смещения. Превращения ядер подчиняются так называемому правилу смещения, сформулированному впервые Содди: при α -распаде ядро теряет положительный заряд 2е, и мас­са его убывает приблизительно на четыре атомные единицы массы. В результате элемент смещается на две клетки к началу Периодической системы. Это записывается так:

Здесь элемент обозначается общепринятыми символами. Заряд ядра указывается в виде ин­декса внизу слева от символа элемента, а атомная масса — в виде индекса слева вверху символа. Для α -частицы, являющейся ядром атома гелия, применяют обозначение .

При β -распаде атом теряет электрон. В результате заряд ядра увеличивается на единицу, масса остается почти неизменной:

Здесь обозначает электрон: индекс 0 сверху означает, что масса его очень мала по сравнению с атомной единицей массы. После β -распада элемент смещается на одну клетку ближе к концу Периодической системы.

Гамма-излучение не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало.

Лучи, не отклоняющиеся в магнитном поле: принципы и применение

Магнитное поле — это особая область пространства, в которой происходит взаимодействие магнитных полюсов. Оно оказывает влияние на движущиеся заряды и может вызывать их отклонения. В физике существуют различные типы лучей, и не все они одинаково взаимодействуют с магнитным полем.

Одним из самых известных типов лучей, которые не отклоняются в магнитном поле, являются лучи света. Свет — это электромагнитная волна, и поскольку волны не имеют заряда, они не взаимодействуют с магнитными полями. Это объясняет, почему лучи света неподвижны в присутствии магнитного поля.

Еще одним типом лучей, которые не отклоняются в магнитном поле, являются гамма-лучи. Гамма-лучи — это высокоэнергетические электромагнитные волны. Они имеют очень короткую длину волны и нейтральный заряд, поэтому не взаимодействуют с магнитными полями по тем же причинам, что и лучи света.

Электромагнитные волны без электрических зарядов

Электромагнитные волны — это колебания магнитного и электрического поля, которые распространяются в пространстве без необходимости наличия электрических зарядов. Они возникают при движении зарядов или изменении магнитного поля.

Электромагнитные волны отличаются от других типов волн, таких как звуковые волны, тем, что они могут распространяться в вакууме, где отсутствуют материальные среды для передачи энергии. Это связано с тем, что электромагнитные волны не нуждаются в материальных средах для своего распространения.

Процесс распространения электромагнитных волн происходит благодаря взаимодействию электрического и магнитного поля. При этом электрическое поле генерирует магнитное, а магнитное поле, в свою очередь, генерирует электрическое. Такие поля перпендикулярны друг другу и перпендикулярны направлению распространения волны.

Когда электромагнитные волны распространяются в магнитном поле, они не подвергаются отклонению. Это связано с тем, что магнитное поле не влияет на электромагнитные волны. Важно отметить, что причина отсутствия отклонения заключается в перпендикулярности электрического и магнитного полей.

Примером электромагнитных волн без электрических зарядов являются радиоволны, инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Все эти виды волн могут свободно распространяться в пространстве без отклонения в магнитном поле. Это позволяет использовать их в различных областях, от коммуникаций до медицинских исследований.

Гамма-лучи: особенности и примеры

Гамма-лучи — это высокоэнергетические электромагнитные волны, которые отличаются очень короткой длиной волны и высокой проникающей способностью. Они обладают самым высоким уровнем энергии среди всех форм электромагнитного излучения.

Основные особенности гамма-лучей:

• Гамма-лучи возникают в результате ядерных реакций, таких как радиоактивный распад или ядерные реакции в звездах.
• Они имеют очень короткую длину волны, от нескольких пикометров до меньше 1 ангстрема.
• Обладают высокой проникающей способностью и могут проникать сквозь различные материалы.
• Гамма-лучи являются ионизирующим излучением и могут наносить вред живым организмам, так как способны ионизировать атомы и молекулы, вызывая повреждения ДНК.
• Имеют электрическое и магнитное поле, перпендикулярное друг другу.

Примеры источников гамма-излучения:

1. Радиоактивные вещества: радиоактивные изотопы таких элементов, как уран и радиум, испускают гамма-лучи во время радиоактивного распада.
2. Ядерные реакции: гамма-лучи образуются во время ядерных реакций, таких как термоядерный синтез в звездах или в ядерных реакторах.
3. Гамма-всплески: это сверхъяркие вспышки гамма-лучей, возникающие в результате мощных взрывов в космосе, таких как коллапс звезды или столкновение нейтронных звезд.

Гамма-лучи играют важную роль в различных областях науки и технологии, включая медицину, радиационную терапию, астрономию и ядерную энергетику.

Рентгеновские лучи: свойства и применение

Рентгеновские лучи — электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны и высокой энергией. Они были открыты в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Рентгеном и названы в его честь.

Основные свойства рентгеновских лучей:

• Проникновение: рентгеновские лучи способны проникать через различные вещества, включая твердые тела, жидкости и газы. Их способность проникать через вещество зависит от его плотности и толщины. Чем более плотное и толстое вещество, тем меньше проникающая способность рентгеновских лучей.
• Поглощение: рентгеновские лучи поглощаются различными веществами в разной степени. Поглощение зависит от атомного состава вещества. Например, кости и металлы хорошо поглощают рентгеновские лучи, в то время как мягкие ткани и жидкости менее поглощают излучение.
• Ионизация: рентгеновские лучи способны ионизировать атомы вещества, что может привести к различным эффектам на клеточном уровне. Это свойство рентгеновских лучей широко используется в медицине для диагностики и лечения различных заболеваний.

Применение рентгеновских лучей:

• Медицина: рентгеновские лучи используются в рентгенологии для получения снимков внутренних органов и структур человеческого тела. Они помогают выявить различные заболевания, травмы и изменения внутренних органов.
• Индустрия: рентгеновские лучи используются в индустрии для контроля качества и обнаружения дефектов в материалах и изделиях из металла, например, при производстве автомобилей и в аэрокосмической отрасли.
• Наука: рентгеновские лучи играют важную роль в научных исследованиях. Они используются для изучения структуры атомов и молекул, проведения рентгеноструктурного анализа, а также в области рентгеновской спектроскопии.
• Просвещение: рентгеновские лучи помогают расширить наше понимание мира вокруг нас. Они используются для исследования и сохранения культурного наследия, включая археологические находки и произведения искусства.

В заключении, рентгеновские лучи обладают уникальными свойствами, которые находят широкое применение в медицине, индустрии, науке и культуре. Они играют важную роль в диагностике, контроле качества и исследованиях различных объектов и процессов.

Световые лучи: их поведение в магнитном поле

Свет — это электромагнитное излучение, которое состоит из множества волн разных длин, представляющих различные цвета. Когда свет распространяется в пространстве, его можно представить как поток невидимых частиц, называемых фотонами. Эти фотоны обладают как волновыми, так и частицами свойствами.

Когда свет проходит через магнитное поле, его поведение может измениться. Обычно свет распространяется в прямолинейном направлении. Однако, когда световой луч проходит сквозь магнитное поле, он может быть отклонен под воздействием магнитных сил.

Отклонение светового луча в магнитном поле обусловлено взаимодействием между магнитным полем и зарядом электрона, который является частицей света. Это взаимодействие происходит из-за того, что электрон движется с определенным спином, создавая свое собственное магнитное поле.

Когда световой луч проходит через магнитное поле, он может изменить свое направление из-за воздействия на его зарядовые частицы. Если световой луч движется параллельно к магнитным силовым линиям, он не будет отклоняться, так как магнитное поле не будет оказывать на него никакого влияния.

Однако, когда световой луч движется перпендикулярно к магнитным силовым линиям, он будет отклоняться под действием магнитного поля. Величина и направление этой отклоняющей силы зависят от интенсивности магнитного поля и заряда светового луча.

Таким образом, световые лучи не отклоняются в магнитном поле только при параллельном их направлении к магнитным силовым линиям. Во всех остальных случаях они будут отклоняться. Это свойство использовалось в опытах Фарадея, где световые лучи были направлены через магнитное поле и демонстрировали свое измененное поведение.

Изучение поведения световых лучей в магнитном поле имеет важное значение в различных областях науки и техники, таких как оптика, электромагнетизм и физика элементарных частиц.

Инфракрасное излучение: отсутствие отклонения в магнитном поле

Инфракрасное излучение является одним из типов электромагнитного излучения и имеет длину волны от 0,75 до 1000 микрометров. Оно находится в спектральном диапазоне между видимым светом и микроволнами. Инфракрасное излучение широко используется в научных и технических областях, таких как тепловизия, промышленный контроль, медицина и коммуникации.

В отличие от видимого света, инфракрасное излучение не отклоняется в магнитном поле. Это связано с тем, что инфракрасные лучи являются электромагнитными волнами с длиной волны, которая слишком длинная для значительного взаимодействия с магнитным полем.

Магнитное поле влияет на электромагнитные волны, подобные видимому свету, потому что их длины волн составляют доли микрометров. Когда эти волны пересекают магнитное поле, они начинают двигаться по спирали из-за магнитного воздействия. Это явление называется магнитным отклонением.

Однако инфракрасные волны имеют гораздо большую длину волны и проникают глубже в вещество без значительного отклонения. Это позволяет использовать инфракрасное излучение во многих приложениях, особенно в области обнаружения и измерения тепла.

Примеры применения инфракрасного излучения

Инфракрасное излучение является полезным инструментом во многих областях и остается неподвижным, не подвергаясь отклонению в магнитном поле, благодаря своей длине волны и свойствам электромагнитных волн.

Ультрафиолетовое излучение: влияние магнитного поля

Ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение) – это электромагнитное излучение с более высокой энергией и короче длиной волны, чем видимый свет. Влияние магнитного поля на УФ-излучение может быть очень важным, поскольку магнитное поле может вызывать некоторые изменения в его поведении.

Один из основных эффектов магнитного поля на УФ-излучение – это его отклонение. Когда УФ-излучение проходит через магнитное поле, оно может быть отклонено от своего исходного пути или изменить свое направление. Это происходит из-за взаимодействия магнитного поля с электрическими и магнитными полями УФ-излучения.

Основной закон, описывающий отклонение УФ-излучения в магнитном поле, называется законом Лоренца. Он устанавливает, что сила, действующая на заряженные частицы в магнитном поле, перпендикулярна как направлению движения частиц, так и направлению магнитного поля. Это означает, что УФ-излучение может быть отклонено только при определенных условиях, когда его направление движения соответствует перпендикуляру к направлению магнитного поля.

Примером влияния магнитного поля на УФ-излучение является эксперимент с использованием спектрометра. Спектрометр – это устройство, используемое для анализа спектра света. При проведении эксперимента с УФ-излучением в спектрометре, помещенном в магнитное поле, можно наблюдать отклонение спектральных линий УФ-излучения.

Кроме того, магнитное поле также может влиять на процессы поглощения и рассеяния УФ-излучения. В некоторых случаях магнитное поле может снизить интенсивность поглощения УФ-излучения, в то время как в других случаях оно может увеличить интенсивность рассеяния.

Таким образом, магнитное поле имеет важное влияние на УФ-излучение, приводя к его отклонению и изменению интенсивности поглощения и рассеяния. Понимание этих эффектов поможет в изучении свойств УФ-излучения и может быть полезным в различных научных и технических областях, таких как физика, оптика и спектроскопия.

Радиоволны: специфика и примеры

Радиоволны — это электромагнитные волны с наименьшей энергией и наибольшими длинами в полосе электромагнитного спектра.

Радиоволны используются во многих областях, включая радиосвязь, радио- и телевещание, спутниковую связь, радиолокацию и медицинскую диагностику.

Особенности радиоволн:

• Длина радиоволн может быть от нескольких миллиметров до десятков метров.
• Радиоволны имеют низкую энергию в сравнении с другими видами электромагнитных волн.
• Радиоволны имеют способность проникать через различные материалы, такие как стены и здания.

Примеры использования радиоволн:

1. Радиосвязь: радиоволны используются для передачи звука и информации по радиочастоте.
2. Радио- и телевещание: радиоволны используются для распространения радио- и телевизионных сигналов.
3. Спутниковая связь: радиоволны используются для связи с искусственными спутниками и передачи данных.
4. Радиолокация: радиоволны используются для определения расстояния и направления объектов.
5. Медицинская диагностика: радарные и ультразвуковые системы используют радиоволны для обнаружения и измерения различных параметров.

В целом, радиоволны играют важную роль в современном обществе, обеспечивая надежную связь и передачу информации на большие расстояния.

Микроволны: характеристики и использование

Микроволны – это электромагнитное излучение с длиной волны от 1 мм до 1 м. Они занимают промежуточное положение между радиоволнами и инфракрасным излучением и широко применяются в различных областях.

Основными характеристиками микроволн являются частота, длина волны и мощность. Микроволны имеют частоту от 300 мегагерц до 300 гигагерц, что соответствует длине волны от 1 мм до 1 м. Мощность микроволн может варьироваться от нескольких милливатт до нескольких киловатт.

Микроволны имеют ряд особенностей, которые делают их полезными в различных областях:

• Проникающая способность: Микроволны могут проникать в различные материалы, такие как пластик, стекло и текстиль, без их разрушения или изменения свойств. Это делает их идеальным инструментом для нагрева пищи в микроволновых печах.
• Контролируемая направленность: Микроволны могут быть легко сконцентрированы и направлены с помощью специальных антенн, что позволяет использовать их в радиоинженерии и связи.
• Высокая скорость передачи данных: Микроволны имеют высокую частоту, что позволяет передавать данные на большие расстояния со скоростью, превышающей возможности радиоволн.
• Применение в медицине: Микроволны используются в медицинских устройствах, таких как магнитно-резонансные томографы (МРТ), для создания изображений внутренних органов и тканей.
• Использование в радиолокации: Микроволны используются в радиолокационных системах для обнаружения и отслеживания объектов, таких как самолеты и суда.

В целом, микроволны являются важным элементом современных технологий и находят широкое применение в различных отраслях, от бытовых приборов и связи до научных исследований и медицинских приборов.

Космические лучи: их поведение в магнитном поле

Космические лучи представляют собой поток заряженных частиц, в основном протонов и ядер атомов. Их источниками могут быть солнечные вспышки, взрывы сверхновых звезд или активность чёрных дыр. Когда эти заряженные частицы попадают в магнитное поле, они подвергаются действию силы Лоренца, которая вызывает их отклонение от прямолинейного пути.

Ионизированные частицы космических лучей, попадая в магнитное поле, будут двигаться по спиралям вокруг линий силы магнитного поля. Направление движения ионов зависит от заряда частицы и направления магнитного поля. Например, положительные частицы будут двигаться по спирали в одну сторону, а отрицательные – в другую.

Отклонение траектории частиц может быть описано с помощью принципа правой руки или принципа левой руки, в зависимости от заряда частицы и направления магнитного поля. Когда заряженная частица движется вдоль линий магнитного поля, но под действием поперечной силы отклоняется от прямолинейного пути, она будет двигаться по спирали вокруг линий магнитного поля.

Это поведение заряженных частиц в магнитном поле имеет большое значение при изучении космических лучей и их влияния на окружающую среду. Например, на Земле существует магнитное поле, которое защищает нас от большей части космических лучей. Космические лучи, проникшие в атмосферу Земли, могут вызывать ионизацию воздуха и возникновение радиационных поясов вокруг планеты.

Также космические лучи могут оказывать влияние на работу пространственных аппаратов. Например, они могут вызывать сбои в электронных системах и повреждения электронных компонентов. Поэтому при проектировании и эксплуатации космических аппаратов необходимо учитывать воздействие космических лучей и применять специальные защитные меры.

Лазерные лучи: особенности и применение

Лазерные лучи — это узкие пучки света, которые имеют уникальные свойства и находят широкое применение в различных областях науки и техники. В отличие от обычного света, лазерный луч является монохроматическим, коэрентным и направленным.

Монохроматичность означает, что лазерный луч имеет строго определенную длину волны. Это позволяет использовать лазеры в спектральных анализаторах, оптической сортировке и других приложениях, где необходима точность и высокая разрешающая способность.

Коэрентность означает, что все фотоны в лазерном луче колеблются в фазе друг с другом. Это позволяет использовать лазеры в интерференционных экспериментах, голографии и других приложениях, где необходима точность и стабильность измерений.

Направленность означает, что лазерный луч очень узкий и распространяется в строго определенном направлении. Это позволяет использовать лазеры в лазерных указках, оптических системах передачи информации и других приложениях, где необходимо точное позиционирование и передача сигнала.

Лазерные лучи нашли применение во многих областях, таких как медицина, наука, коммуникации, производство и другие. В медицине они используются для хирургических операций, лазерной терапии и диагностики. В науке они применяются в спектроскопии, оптической микроскопии и других исследованиях. В коммуникациях они используются для передачи информации по оптическим волокнам. В производстве они применяются в лазерной резке, сварке и маркировке материалов.

Использование лазерных лучей имеет множество преимуществ в сравнении с традиционными методами. Они обеспечивают более высокую точность и скорость обработки, меньшую повреждаемость материалов и возможность применения в труднодоступных местах.

В заключение, лазерные лучи представляют собой уникальный тип световых волн, который обладает огромным потенциалом в различных областях науки и техники. Их особенности, такие как монохроматичность, коэрентность и направленность, позволяют использовать их для множества задач, где требуется точность, стабильность и уникальные свойства света.

Ускоренные частицы: их взаимодействие с магнитным полем

Ускоренные частицы – это заряженные частицы, которые движутся с высокой скоростью. Их поведение при прохождении через магнитное поле является одной из основных тем изучения в физике элементарных частиц и ядерной физике.

При движении ускоренных заряженных частиц в магнитном поле происходит сила Лоренца, которая изменяет направление движения частицы. Эта сила пропорциональна скорости частицы, силе магнитного поля и заряду частицы, и всегда действует перпендикулярно к направлению движения частицы.

Учитывая силу Лоренца, ускоренные частицы двигаются по изогнутым траекториям в магнитном поле. Если скорость частицы параллельна линиям силы магнитного поля, то она не отклоняется и продолжает двигаться по прямой линии.

Особенно интересными являются случаи, когда ускоренные частицы двигаются перпендикулярно к линиям силы магнитного поля. В этом случае они движутся по окружностям. Радиусы этих окружностей зависят от массы и заряда частицы, а также от величины и направления магнитного поля.

Другой интересный случай – движение ускоренных частиц под углом к линиям силы магнитного поля. В этом случае, частица будет двигаться по спирали, сочетая вращательное и прямолинейное движение.

Важно отметить, что ускоренные частицы с разными зарядами будут двигаться по разным траекториям в магнитном поле. Например, положительные частицы будут двигаться в одном направлении, а отрицательные – в противоположном.

Изучение взаимодействия ускоренных частиц с магнитным полем имеет широкий спектр практических применений. Например, это используется в медицине для создания изображений в магнитно-резонансной томографии, в научных исследованиях для изучения свойств элементарных частиц и в промышленности для создания ускорителей частиц для облучения материалов.

Прозрачные материалы: отсутствие воздействия магнитного поля

Прозрачные материалы, такие как стекло или пластик, не обладают электромагнитными свойствами и не воздействуют на магнитное поле.

Магнитное поле является векторной величиной, которая описывает взаимодействие магнитных объектов. Оно создается движущимися зарядами, и, как правило, воздействует на другие заряды или магнитные объекты.

Прозрачные материалы обладают только электрическими свойствами, то есть они могут взаимодействовать с электрическим полем. Электрическое поле создается зарядами и действует на другие заряды и позволяет проходить свету через прозрачные материалы.

Магнитное поле не оказывает прямого воздействия на прозрачные материалы из-за их отсутствия магнитных свойств. Однако, электромагнитные волны, такие как радиоволны или микроволны, могут взаимодействовать с прозрачными материалами. Но это уже связано с пропусканием или поглощением электромагнитных волн, а не с воздействием магнитного поля.

Однако стоит отметить, что некоторые материалы могут быть немного намагничены в результате воздействия сильного магнитного поля. В таких случаях, прозрачные материалы могут слегка изменять показатели преломления света под воздействием магнитного поля, но эти изменения очень малы и обычно не влияют на светопропускание через материал.

Таким образом, прозрачные материалы не отклоняются в магнитном поле, и их оптические свойства не изменяются в результате воздействия магнитного поля.

Вопрос-ответ

Какие лучи не отклоняются в магнитном поле?

В магнитном поле не отклоняются лучи движущихся заряженных частиц, чей вектор скорости перпендикулярен магнитному полю.

Почему лучи движущихся заряженных частиц не отклоняются в магнитном поле?

Это происходит потому, что сила Лоренца, действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле, перпендикулярна вектору скорости. В результате частица движется по закону Флеминга, вращаясь вокруг линии магнитного поля.

Какие частицы двигаются без отклонения в магнитном поле?

В магнитном поле без отклонений двигаются только те частицы, у которых скорость перпендикулярна линиям магнитного поля.

Можете привести примеры частиц, которые не отклоняются в магнитном поле?

Примерами частиц, которые не отклоняются в магнитном поле, являются электроны и протоны, движущиеся строго перпендикулярно к линиям магнитного поля.

Какие законы и принципы лежат в основе невозможности отклонения определенных лучей в магнитном поле?

Невозможность отклонения лучей в магнитном поле основана на законах электродинамики, в частности на законе Био-Савара – Лапласа и законе Лоренца. Физический принцип — сила Лоренца, как иллюстрация законов, действует перпендикулярно движению заряженной частицы и линиям магнитного поля.