Лекция бөлшектердің шашырауы үшін тиімді қима
жүктеу/скачать 2,65 Mb.
|
АФиС лекциялар
| 3-ЛЕКЦИЯ
α-бөлшектердің қасиеттері Атомдағы оң электрдің рөліне қатысты тағы да белгілі нәтижелер атомдарды α-бөлшектермен зондтау кезінде алынды. α-бөлшектердің қасиеттері Т.2, 19 тарауда қарастырылады. Мұнда біз олардың табиғатына қатысты кейбір негізгі деректерді ғана келтіреміз. α-бөлшектер көптеген табиғи - радиоактивті заттармен (мысалы, радием) шығарылады. Олар бөлшектердің ағынына ұөсайтындығын 51-суретте келтірілген Вильсон камерасындағы олардың жолдарының фотосуреттерінен тікелей көруге болады. Сурет 51. Вильсон камерасындағы α-бөлшектердің жолдары α-бөлшектер электр және магниттік өрістерде ауытқиды, осыдан олар электр зарядын алып жүретінін байқауға болады. Бұл ауытқу болатын бағыт зарядтың оң екенін көрсетеді. Бірақ электрондардың елеулі ауытқуын тудыратын өрістер α-бөлшектер траекториясына әсер етпейді, бұл жерден олар электрон массасымен салыстырғанда үлкен массаға ие болатындығына көз жеткізуімізге болады. Шынында да, магниттік өріспен қисайған α-бөлшектердің траекториясын суретке түсіру үшін Вильсон камерасын өте күшті магниттік өріске салу керек болды. Алғаш рет мұны П. Л. Капице жасады; 43 000 эрстед магнитті өріспен алынған фотосуреттердің бірі 52-суретте келтірілген. Радиоактивті заттармен шығарылатын α-бөлшектер саны өте аз дене бұрышы бар бөлшектер шоғырының жарқылдарының санын тікелей есептеу арқылы өлшенді. 1 секундта 1 грамм радидан шығарылатын α-бөлшектердің толық саны 3,7 * 1010 тең болды. Бір α-бөлшекпен тасымалданатын заряд Резерфордпен және Гейгермен де тікелей түрде өлшенген: белгілі бір күш препаратының бөлшектері металл коллекторға (фарадеев цилиндр) түсіп, оның заряды электрометрдің көмегімен анықталған. Бөлшектер санын Q және тәжірибенің орналасу геометриясы арқылы анықтауға болады (қайнар көзі мен коллектордың алдында орналасқан дөңгелек диафрагма арасындағы қашықтық, диафрагма өлшемдері). Бұл тәжірибе α-бөлшектермен тасымалданатын заряд +2е-ге тең, яғни электрон зарядының екі еселік абсолюттік шамасына тең екенін көрсетті. Соңында, магниттік ауытқумен (ε/mʋ пропорционалды) және электрлік (ε/mʋ2 пропорционалды, мұндағы ε - α-бөлшектің заряды) тәжірибелерден бөлшектердің салмағы мен жылдамдығын анықтауға болады. Радия С α-бөлшектерінің жылдамдығы үшін бұл ʋ=1,992*109 см/сек, ал ε/mα ε/mα=1,446*1014 CGSE * г-1. Бұл шаманы F/H1 қатынасымен салыстырамыз, яғни Фарадей зарядының сутеутің грамм-атом массасына қатынасынмен анықтаймыз: F/H1=2,88*1014 CGSE * г-1. Екінші жағынан, ε=2 е және 2e/mα қатынасын тұрақты Авогадро N0 -ға көбейте отырып ε/mα=2e/mα=2F/Mα=1,44*1014CGSE * г-1. (мұндағы Mα= mα* N0 - α-бөлшектердің грамм-атом массасы). Сондықтан F/H1: 2F/Mα= Mα/ 2H1=2,88*1014/1,44*1014=2, Осыдан Mα/ H1=4, Яғни α-бөлшек гелий атомының массасына тең. Бөлшектің өз табиғаты бойынша гелиймен бірдей екендігі, сондай-ақ келесі Резерфорд және Ройдс тәжірибесімен көрсетілді (53-сурет). Радонның радиоактивтік газының үлкен мөлшері қабырғасының қалыңдығы бөлшектер арқылы өткен А жұқа қабырғалы түтікшеге енгізілді. Бұл түтік Т кең түтігімен қоршалған, оған дәнекерленген электродтары бар V разрядты түтік дәнекерленген. Т түтігі тәжірибе басталар алдында мұқият сорылды. Т-ға жиналған бөлшектер сынап деңгейін көтеру арқылы қысылып, капиллярға ауыстырылуы мүмкін газды құрады. V арқылы разрядты өткізгенде тәжірибе басталғаннан кейін екі күннен кейін шығатын жарықта гелийдің сары сызығын, ал алты күннен кейін - гелийдің толық спектрін табуға болады. Сурет 53. Резерфорд және Сурет 54. Шағын бұрыштарға бөлшектердің Ройдс тәжірибесі шашырау жиілігі. Шашырауды сипаттау үшін флуоресцирлеуші экранның әр түрлі нүктелеріне түсетін бөлшектер саны есептелді: 1 – ауадағы бөлшектердің шашырауы, 2– жұқа алтын қағаздағы бөлшектердің шашырауы, 3 – екі жұқа алтын қағаздағы бөлшектердің шашырауы Заттың қабатынан өтіп, α-бөлшектердің параллель шоғыры ыдырайды: α-бөлшектер өз бағытын өзгертеді. Жұқа металл жапырақтардың шашырауын зерттеу α-бөлшектердің шағын бұрыштарға ауытқуы өте жиі байқалады, орта есеппен 2-30, және α-бөлшектердің бұрыштар бойынша таралуы дәлдігі бойынша кездейсоқ құбылыстардың статистикалық қисығымен сәйкес келеді (54-сурет). Осындай шашыраумен қатар Резерфорд қызметкерлері Гейгер мен Марсден аз бұрыштарға α-бөлшектердің кейбір саны (шамамен 1-ге 8000-нан) өте үлкен бұрышқа, кейде 900-нан асатын және кейбір жағдайларда 1800-ге жуық келетін өте үлкен бұрышқа шашырайды. Кездейсоқ аз ауытқулардың жинақталуымен шашыраудың бұл үлкен бұрыштарын түсіндіру мүмкін емес, өйткені статистикалық шашыраудың қисығынан мұндай елеулі ауытқуды бастан кешіре алатын бөлшектер саны 1-ден 8000-ға көп есе аз болуы тиіс. Шашыраудың үлкен бұрыштары α-бөлшектердің металл жапырақтары арқылы өтуі кезінде де, газдарда да байқалады және оларды вильсондық фотосуреттерден табуға болады. Олардың бірі 55-суретте көрсетілген, онда оттегідегі α-бөлшектердің ізі бейнеленген. Қысқа із тез қозғалысқа келтірілген оттегі атомына тиесілі, ұзын – 900 бұрышына бастапқы бағыттан ауытқыған α-бөлшектер. Бұл фотосурет ауытқудың үлкен бұрыштары аз ауытқулардың жинақталуы нәтижесінде емес, бір жалғыз соққы нәтижесінде алынатынын айқын көрсетеді. Сурет 55. Оттегідегі α-бөлшектердің шашырауы Резерфорд атомның ішінде оң зарядпен пайда болған, өте күшті электр өрісі бар жағдайда ғана осының мүмкін екенін көрсетті, ол үлкен массамен байланысты және өте аз көлемде шоғырланған (радиусы шамамен 10-13 см). Осы жерден атомның ядролық моделі пайда болды, оған сәйкес атом планеталық жүйе сияқты құрылған: өлшемі бойынша аз, оң зарядталған ядро, онда атомның барлық массасы шоғырланған және тұйық орбиталар бойынша осы ядроның жанында айналатын теріс электрондар бар. жүктеу/скачать 2,65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|