Февраль 10th, 2009 by admin Posted in ЛУЧИ СВЕТА
Свойствами теней вы можете воспользоваться, чтобы показать товарищам интересную шутку. Из промасленной бумаги устройте экран; для этого достаточно затянуть такой бумагой квадратный вырез в листе картона. Позади экрана поместите две лампы; зрителя будут сидеть впереди него, по другую сторону. Одну лампу, например левую, зажгите.
Между зажженной лампой и экраном поставьте на проволоке овальный кусок картона, и тогда на экране появится, конечно, силуэт яйца. (Правая лампа пока не зажжена.) Теперь вы заявляете гостям, что приведете в действие “рентгеновский аппарат”, который обнаружит внутри яйца… цыпленка! И действительно, через мгновение гости видят, как силуэт яйца словно светлеет по краям, а в середине его довольно отчетливо вырисовывается силуэт цыпленка (рис. 91).
Разгадка фокуса проста: вы зажигаете правую лампу, на пути лучей которой помещен картонный контур цыпленка. Часть овальной тени, на которую накладывается тень от “цыпленка”, освещена правой лампой, поэтому края “яйца” светлее внутренней части. Зрители же, сидящие по ту сторону экрана и ничего не подозревающие о ваших действиях, могут, пожалуй, — если они несведущи в физике и анатомии, — вообразить, что вы в самом деле пропустили через куриное яйцо рентгеновские лучи.
Ноябрь 10th, 2008 by admin Posted in ЛУЧИ СВЕТА
Использование метода Брэгга давало возможность изучить
уникальные рентгеновские излучения, о которых говорил Баркла,
что и было сделано в 1913 году английским физиком Генри
Гвином Джефрисом Мозли (1997—1915).
Мозли изучал рентгеновские лучи группы К применительно
к 12 следующим друг за другом элементам периодической системы
и обнаружил, что длина волны уменьшалась (то есть частота
повышалась) с увеличением атомного веса, причем квадратный
корень длины волны увеличивался пошагово.
Мозли предположил, что причиной этому является пошаговое
увеличение заряда ядра атома. Ученый пришел к выводу,
что ядро простейшего атома несет заряд + 1 , заряд следующего
+2, еще следующего +3 и т. д. Мозли назвал величину этого
заряда атомным числом.
Ученый оказался прав. Сегодня за атомный вес водорода
принято число 1, гелия — 2, лития — 3 и т. д. В настоящее
время определены атомные числа всех известных элементов.
В табл. 3 элементы представлены в порядке увеличения их
атомных чисел от 1 до 103.
Для периодической системы атомные числа имеют гораздо
более важное значение, чем атомные веса. Для того чтобы в таблице
все элементы одного семейства были на своих местах, Менделееву
пришлось поставить некоторые более тяжелые элементы
перед более легкими. Так, кобальт с атомным весом 58,93 стоит
перед никелем с атомным весом 58,71.
Мозли выяснил, что кобальт, несмотря на больший атомный
вес, производит рентгеновские лучи более низкой, чем никель,
частоты. Поэтому и атомное число у кобальта (27) меньше, чем
у никеля (28). Хотя Менделееву ничего не было известно о рентгеновских
лучах, интуиция химика не подвела его.
Таким образом, если рассматривать те пары элементов, что
стоят в периодической системе не по порядку возрастания их
атомных весов (аргон—калий, кобальт—никель, теллур—йод), а
с точки зрения возрастания атомных чисел, то все становится
на свои места.
Кроме того, благодаря открытию атомных чисел у периодической
таблицы появляется еще одно свойство. Теперь с ее
помощью можно не только предсказывать существование пока
еще неизвестных элементов (что Менделеев и сделал), но и их
несуществование.
Пока на вооружении ученых были лишь атомные веса,
нельзя было сказать наверняка, что в будущем не будут открыты
целые семейства новых элементов. Например, в 1890 году
было открыто семейство инертных газов (гелий, неон, аргон,
криптон и ксенон), и в таблицу тут же добавили новую колонку,
ранее о существовании которой даже и не подозревали.
Столетие спустя были открыты лантаноиды, и их тоже включили
в таблицу. До Мозли никто не мог точно сказать, сколько
еще оставалось неизвестных элементов. Десятки? Сотни?
Тысячи?
Атомные числа не оставили места для подобных сомнений.
Подразумевая, что атомное ядро не может нести дробный заряд,
можно с уверенностью заявить, что между водородом (атомное
число 1) и гелием (2) или, скажем, фосфором (15) и серой (16)
никаких элементов нет.
Сентябрь 11th, 2008 by admin Posted in ЛУЧИ СВЕТА
Впервые химики могли сказать, сколько еще элементов предстояло
открыть. Первым элементом в таблице является водород
(атомное число 1), других элементов перед ним нет. Во времена
Мозли самым тяжелым из известных элементов был уран (92).
Между ними были лишь 7 неизвестных элементов с атомными
числами 43, 91, 72, 75, 85, 87 и 91.
Рентгенографический анализ можно также использовать для
проверки новых элементов. Например, в 1911 году французский
химик Жорж Урбен (1872—1938) выделил, как ему показалось,
новый элемент и дал ему название «кельтий». Когда
Мозли опубликовал свой труд, Урбен решил, что кельтий —
это как раз и есть неизвестный элемент с атомным числом 72,
и привез образец на проверку к Мозли. Проанализировав уникальное
рентгеновское излучение «нового» элемента, Мозли
выяснил, что кельтий был на самом деле смесью двух уже известных
элементов — иттербия и лютеция (атомные числа 70
и 71). Химические испытания это подтвердили, и потрясенный
увиденным Урбен впоследствии сделал много для популяризации
концепции атомных чисел.
В течение последующих 12 лет были заполнены 3 пустые
клетки таблицы. В 1917 году был открыт протактиний (91), в
1923 году — гафний (72), в 1925 году — рений (75). Еще через
10 лет были заполнены оставшиеся четыре клетки (43, 61, 85,
87). Эти элементы мы рассмотрим ниже.
Зная заряд ядра атома элемента, можно судить и о количестве
электронов в атоме. Конечно же атом может потерять или
присоединить электроны и превратиться в положительно или
отрицательно заряженный ион, но в атоме с нейтральным зарядом
количество электронов должно соответствовать заряду
ядра. Так, в атоме кислорода с зарядом ядра +18, для того чтобы
заряд атома оставался нейтральным, должно присутствовать
18 электронов. То есть количество электронов в атоме равно
атомному числу этого элемента. Таким образом, у атома водорода
один электрон, у натрия — 11, а у урана — 92.