Ядролық реакциялар. Жасанды радиоактивтік - Физика, 11 - сынып, 61 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Ядролық реакциялар заңымен        таныстырып солар туралы түсінік қалыптастыру.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі: жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау
Сабақтың әдіс-тәсілдері:  Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.
Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, 
Сабақтың барысы:
І.ДКҰйымдастыру кезеңі:
Сәлемдесу; Оқушыларды түгендеу;Оқушылардың назарын сабаққа аудару.
ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А)теориялық білімдерін тексеру. Ә)практикалық тапсырмаларын тексеру. Б)есептерін тексеру. 
ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.  
Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша ядролық реакциялар мен жасанды радиоактивтікпен  танысамыз. 

1. Қалың қабатты фотоэмульсия әдісі негізінде зарядталған бөлшектерді қалай тіркейді?
2. Вильсон камерасының маңыздылығы неде?
3. Гейгер-Мюллер санағышының жұмыс істеу принципін түсіндіріңдер?
4. Көпіршікті камераның Вильсон камерасынан артықшылығы бар ма?
5. Санағыш арқылы қандай бөлшектерді тіркейді?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: 
Атом ядросы өзара әсерлер кезінде біріне-бірі айналады. Бұл айналулар айналуларға қатысқан бөлшектердің кинетикалық энергиясының артуы немесе кемуімен қабаттаса жүреді.
Атом ядроларының элементар бөлшектермен немесе бір-бірімен өзара әсерлесуі кезінде болатын өзгерістер ядролық реакциялар деп аталады.
Бөлшектер ядроға өте жақындағанда және ядролық күштер әсерінің сферасына түскен жағдайда ядролық реакциялар өтеді. Аттас зарядталған бөлшектер бір-бірінен тебіледі. Сондықтан оң зарядталған бөлшектердің ядролармен (немесе ядролардың бір-бірімен) жуықтауы ол бөлшектерде (немесе ядроларға) көп кинетикалық энергия берілгенде іске асады. Бұл энергия протондарға, дейтерия ядроларына — дейтрондарға, бөлшектерге және басқа неғұрлым ауыр ядроларға элементар бөлшектер мен иондардың үдеткіштерінің көмегімен беріледі.

1 cурет

Ядролық реакцияларды жүзеге асыру үшін бұл әдіс, радиоактивті элементтер шығаратын гелий ядроларын пайдалануға қарағанда, әлдеқайда тиімді. Біріншіден, үдеткіштердің көмегімен бөлшектерге 10⁵ МэВ шамалас энергия, яғни α-бөлшек энергиясынан (максимал мәні 9 МэВ) әлдеқайда көп энергия беруге болады. Екіншіден, радиоактивті ыдырау процесінде байқалмайтын протондарды пайдалануға болады (протондарды қолдану тиімдірек, себебі олардың зарядтары α-бөлшектердікінен екі есе аз, сондықтан оларға ядро тарапынан әсер ететін тебілу күші де екі есе аз болады). Үшіншіден, гелий ядросынан анағұрлым ауыр ядроларды жылдамдатуға болады.
Шапшаң протоңдармен түңғыш ядролық реакция 1932ж. жасалды. Литийді екі α-бөлшекке ыдырату мүмкіндігі табылды:
Вильсон камерасындағы тректердің фотосуреттерінде көрсетілгендей (1-сурет), импульстің сақталу заңының талабына сәйкес гелий ядролары бір түзудің бойымен жан-жаққа бытырап ұшады (протонның импульсі пайда болатын a-бөлшектерінің импульсінен анағұрлым аз, фотосуретте протондардың тректері көрінбейді. 
Ядролық реакциялардың энергетикалық шығуы
 Жоғарыда баяндалған ядролық реакцияда гелий ядросының екі жасаушысының кинетикалық энергиясы реакцияға түскен протон энергиясынан 7,3 МэВ-қа артық болып шықты. Ядролардың түрленуі олардың ішкі энергиясының (байланыс энергиясының) өзгеруін туғызады. Қарастырылған реакцияда гелий ядросындағы меншікті байланыс энергиясы литий ядросындағы меншікті байланыс энергиясынан көп болады. Сондықтан литий ядросының ішкі энергиясының біразы бытырап ұшқан α-бөлшектердің кинетикалық энергиясына түрленеді.
Ядролардың байланыс энергиясының өзгеруі реакцияға қатысатын бөлшектер мен ядролардың қосынды тыныштық энергиясының өзгеріссіз қалмайтындығын білдіреді. Ядроның тыныштық энергиясы М_яс² 
формулаға сәйкес тікелей байланыс энергиясы арқылы өрнектеледі ғой. 
Энергия сақталу заңына сәйкес ядролық реакция процесінде кинетикалык, 
энергияның өзгеруі реакцияға қатысқан ядролар мен бөлшектердің тыныштық энергиясының 
өзгеруіне тең.
Ядролық реакцияның энергетикалық шығуы деп ядролар мен бөлшектердің реакцияға қатысқанға дейінгі және реакциядан кейінгі тыныштық энергияларының айырымын атайды. Ілгеріде айтылғанға сәйкес, ядролық реакцияның энергетикалық шығуы, сондай-ақ реакцияға түсуші бөлшектердің кинетикалық энергиясының өзгерісіне тең. Егер ядролар мен бөлшектердің реакцияға қатысқаннан кейінгі кинетикалық энергиясы реакцияға қатысқанға дейінгіден көп болса, онда энергия бөлінетіні жөнінде айтылады. Кері жағдайда реакция кезінде энергия жұтылады. Азотты α-бөлшектермен  атқылаған кезде сондай реакция болады. Кинетикалық энергияның біразы (шамамен, 1,2·10⁶ эВ) сол реакция процесінде жаңа пайда болған ядроның ішкі энергиясына қайтадан түрленеді.
Ядролық реакциялар кезінде бөлініп шығатын энергия өте көп болуы мүмкін. Бірақ оны шапшаңдатылған бөлшектердің (немесе ядролардың) нысананың қозғалмайтын ядроларымен соқтығуларын жүзеге асыру жолымен пайдалану практикада мүмкін емес. Оның себебі, шапшаңдатылған бөлшектердің көбісі нысана ядроларына тимейді де, реакция тудырмайды.
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§8.7  дайындық сұрақтарын талдау.

1. Ядролық реакция дегеніміз не?
2. Реакция кезінде қандай сақталу заңдары орындалады?
3. Табиғи радиактивті ыдырау менядролық реакциялардың айырмашылықтары бар ма?
4. Жасанды радиоактивтік қалай алынады?
5. Не себепті химиялық реакцияға қарағанда ядролық реакция кезінде орасан зор энергия бөлінеді?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
Есептер  шығару. 8.7.1-8.7.4
VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §8.7 Есептер  шығару. 8.7.5-8.7.6