Под действием радиоактивных лучей молекулы газа расщепляются на положительные и отрицательные частицы. Основываясь на этом свойстве радиоактивных лучей, объясните, почему заряженный электроскоп под действием этих лучей сравнительно быстро теряет заряд.

Для объяснения данного явления необходимо рассмотреть основные принципы взаимодействия радиоактивных лучей с веществом, а также процессы, происходящие в электроскопе.

Радиоактивные лучи, такие как альфа−, бета− или гамма−лучи, обладают высокой энергией и способны воздействовать на молекулы вещества, через которое они проходят. При этом в веществе происходит процесс ионизации, то есть молекулы газа теряют электроны или наоборот присоединяют их, превращаясь в положительно или отрицательно заряженные ионы. Этот процесс обусловлен тем, что радиоактивные лучи передают энергию электронам молекул, достаточную для их выбивания из атомов или молекул.

Электроскоп — это прибор для обнаружения электрического заряда и его величины. Он состоит из металлического стержня, соединенного с тонкими листочками фольги или металлическими пластинами. Если электроскоп заряжен, листочки фольги или пластины отталкиваются друг от друга из−за одноименных зарядов.

Теперь рассмотрим, что происходит, если заряженный электроскоп находится во влиянии радиоактивных лучей:

1. Ионизация окружающего воздуха: Под действием радиоактивных лучей молекулы воздуха вокруг электроскопа расщепляются на ионы (положительные и отрицательные). Воздух, который в нормальных условиях является изолятором, становится проводником электричества, так как ионы становятся носителями заряда.

2. Рекомбинация ионов: Заряженные частицы, образованные в результате ионизации, начинают взаимодействовать между собой, стремясь к нейтрализации. Однако до полной нейтрализации эти ионы способны перемещаться и переносить заряд.

3. Разряд электроскопа через ионы: Положительные и отрицательные ионы в воздухе начинают двигаться в направлении противоположных электрических зарядов. Если электроскоп имеет положительный заряд, отрицательные ионы притягиваются к нему, нейтрализуя часть его заряда. Аналогично, если электроскоп заряжен отрицательно, положительные ионы притягиваются к нему, также снижая величину заряда на электроскопе.

4. Ускоренное снижение заряда: Под действием радиоактивных лучей процесс ионизации воздуха усиливается, что увеличивает количество заряженных частиц вокруг электроскопа. Это приводит к более быстрому переносу заряда от электроскопа к окружающей среде, и, следовательно, к ускоренной утрате заряда.

Таким образом, радиоактивные лучи, ионизируя молекулы воздуха, превращают его из электрического изолятора в проводник. В результате этого заряженный электроскоп быстро теряет свой заряд, так как его электрическое поле взаимодействует с ионами, появившимися в воздухе, и способствует их движению, что приводит к нейтрализации заряда на электроскопе.