Skip to main content

Интересные факты на любую тему - познавательно и увлекательно!

Определение движущихся ионов

Определение движущихся ионов

Поток движущихся ионов подобен току электронов, т. е. обычному электрическому току в проводниках, хотя и несколько отличается от него. Для изучения движения ионов используется прибор, называемый газоразрядной трубкой. Это длинная трубка, заполненная газом при низком давлении, в концы трубки впаяны металлические пластины-электроды, соединенные с источником тока, благодаря чему между электродами все время поддерживается разность потенциалов. Электрод с более низким потенциалом называется катодом, а с более высоким — анодом. Общеизвестным примером газоразрядной трубки служит неоновая лампа. Изменяя состав газа, разность потенциалов или давление в трубке, можно наблюдать много интересных явлений. Опыты с газоразрядной трубкой привели, в частности, к открытию рентгеновских лучей и электронов.

 

Из явлений, наблюдаемых в газоразрядной трубке, наибольший интерес представляют катодные и анодные лучи. Мы видим их как свечение внутри трубки, хотя это не световые лучи; свечение обусловлено столкновениями частиц, составляющих лучи, с атомами газа внутри трубки. Катодные лучи создают голубое свечение и распространяются по прямой линии от катода. Анодные лучи, напротив, распространяются по направлению к катоду. Это объясняется тем, что катодные лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц, а анодные лучи — поток положительно заряженных частиц. Под действием электрической силы заряды разных знаков движутся в противоположных направлениях. Это предположение подтверждается тем, что в трубке, помещенной в электрическое и магнитное поле, анодные и катодные лучи отклоняются так, как должны отклоняться потоки заряженных частиц.

 

Аналогичные превращения элементов происходят и при бета-распаде. В этом случае атомная масса радиоактивного атома существенно не изменяется, поскольку масса испускаемого электрона чрезвычайно мала. Однако физические и химические свойства атома меняются, что указывает на образование нового элемента. Наконец, при гамма распаде свойства исходного элемента сохраняются, что вполне естественно, коль скоро гамма-фотоны не несут заряда и не обладают массой покоя. Есть серьезные основания предполагать, что ни электроны бета-лучей, ни гамма-фотоны до момента распада в. атоме не присутствуют, а образуются непосредственно в процессе распада. Поэтому бета- и гамма- радиоактивность дают нам лишь косвенную информацию о структуре атома.

 

Радиоактивный распад вещества происходит с определенной скоростью, характерной для данного элемента, определить которую не так просто, как может показаться на первый взгляд. Уже через короткое время некоторые атомы взятого нами чистого образца радиоактивного элемента распадутся. В результате распада нередко образуются также радиоактивные атомы, которые в свою очередь распадаются, и при этом опять же могут возникнуть радиоактивные атомы. Если измерять лишь полную радиоактивность образца, определяя, например, общее количество альфа-, бета- и гамма- частиц, испускаемых им за определенное время, то такое измерение даст нам лишь суммарную радиоактивность всех атомов, которые образовались в цепи распадов, начавшейся с распада атома исходного вещества. Если, как это обычно и бывает, появляющиеся в процессе распада атомы (так называемые дочерние атомы) распадаются скорее, чем материнские атомы, то измеряемая радиоактивность будет обусловлена в основном их распадом. Поэтому, чтобы иметь уверенность в том, что мы измеряем радиоактивность именно интересующего нас атома, нам необходимо химическим или иным способом отделять его от дочерних атомов и проводить измерения в течение такого промежутка времени, за который дочерние атомы не успевают в сколько-нибудь заметном количестве накопиться в образце. Осуществить это трудно, но не невозможно.

 

Такие исследования дали очень важный результат: в образце, содержащем один определенный тип атомов, доля атомов, распадающихся за данный промежуток времени, всегда постоянна. Она не зависит от физического и химического состава среды, в которую помещен образец (т. е. от того, находится ли атом отдельно или в составе химического соединения, от температуры и т. п.). Эту характерную константу можно выразить через интервал времени, за который в среднем половина атомов исходного образца претерпевает радиоактивный распад. Этот интервал времени называют периодом полураспада элемента. У различных элементов период полураспада может быть очень разным: от 10~8 с и менее до 1020 с и больше. Знание периода полураспада элемента дает важную информацию о процессах, происходящих внутри атома при радиоактивном распаде.

 

Установленная зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени указывает на то, что он не зависит ни от предыстории атомов, ни от параметров среды. Допустим, у нас имеется один миллион атомов элемента, период полураспада которого равен одному году. По истечении года 500 тыс. атомов распадется, а 500 тыс. — останется. За следующий год распадется половина от 500 тыс., т. е. 250 тыс., и т. д. Атомы, не распавшиеся по истечении первого года, «не знают», что они уже пережили год, и распадаются с той же скоростью, что и первоначально выбранные атомы. Это относится как к атомам, сохранившимся в природе с момента рождения Вселенной, так и к атомам, искусственно полученным с помощью методов, о которых мы будем говорить ниже. В любом случае доля атомов, не распавшихся к концу периода полураспада, остается неизменной.

О НАУЧНОМ ПРОСТЫМИ СЛОВАМИ

Похожие материалы

НОВЫЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ

Батат: сладкий корнеплод с большим потенциалом Батат, или сладкий картофель, является не только вкусным, но и чрезвычай...

В глубине веков, когда человечество еще не открыло секреты производства бумаги, одна из величайших цивилизаций древности...

Диабет – это серьезное хроническое заболевание, которое затрагивает миллионы людей по всему миру. На протяжении десятиле...

ПОПУЛЯРНЫЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ

Красный волк или, как его еще называют горный волк, последний представитель рода Cuon. Вой волков этого семейства пробир...

БОЛЬШЕ НЕТ

ЕЩЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ

Таиланд самая загадочная и уникальная страна в Азии. Король Таиланда имеет американское подданство, по конституции он до...

«В то время как одноместный велосипед уже достиг самой совершенной формы, с двухместным велосипедом, похоже, дело выгляд...

БОЛЬШЕ НЕТ
Яндекс.Метрика