Одним из наиболее волнующих и имеющих далеко идущие последствия событий в истории физики явилось открытие радиоактивности. Вплоть до последнего десятилетия девятнадцато­го века атомы различных элементов рассматривались как малые твердые неделимые частицы. В первое десяти­летие двадцатого столетия эта модель претерпела изменение, и стали счи­тать, что атом состоит из положитель­но заряженного ядра, окруженного об­лаком отрицательно заряженных элек­тронов. Теперь считают, что ядра от­дельных атомов состоят из различного числа одних и тех Же фундаменталь­ных частиц — протонов и нейтронов. По-прежнему полагают, что ядро ок­ружено электронами, которые могут находиться на различных энергети­ческих уровнях.

Работа по изучению электрическо­го разряда в газах привела к откры­тию Рентгеном в 1895 г. Х-лучей (рентгеновских лучей). Было обнару­жено, что А'-лучи могут проходить через непрозрачные материалы и за­темненные фотографические пластин­ки. Они, как и ультрафиолетовый свет, могут вызывать флюоресценцию. Ког­да на определенные вещества падает электромагнитное излучение, то эти вещества испускают излучение другой (большей) длины волны. Если это из­лучение располагается в видимой час­ти спектра, то вещество светится, или флюоресцирует. Флюоресценция отли­чается от отражения, поскольку ис­пускаемое в этом случае излучение отличается по длине волны от падаю­щего излучения. Длина волны отра­женного излучения такая же, как и длина волны падающего излучения.

Когда Х-лучи падают на опреде­ленные соли урана, то соли флюорес­цируют, испуская видимый свет. Бек- керель задался вопросом, может ли этот процесс происходить в обратном порядке, т. е. может ли солнечный свет заставлять соли урана испускать А-лучи. Для проверки этого он завер­нул фотографическую пластину в не­прозрачную бумагу, защищавшую ее от солнечного света, поместил на бу­магу соль урана и вынес их на сол­нечный свет. Он пришел к выводу, что поскольку пластина потемнела, то X- лучи действительно испускаются. К своей удаче он также обнаружил, что фотографическая пластина темнеет, если она вместе с находящейся на ней солью урана помещается в закры­тый ящик стола. Ввиду того что свет не мог проникнуть в ящик, он заклю­чил, что соль урана испускает излу­чение, которое проходит через непро­зрачную бумагу и заставляет пластину темнеть.

Это является примером экспери­мента, контроль за которым был бы очень ценен. Если бы одно и то же количество соли урана было помещено на различные фотографические пла­стины, освещенность которых была бы различной, то стало бы немедленно очевидно, что затемнение пластин не зависит от падающего света.

Одним из свойств радиации, испус­каемой солью урана, является то, что она ионизирует воздух. Это может быть продемонстрировано при помощи искрового счетчика.

Другим способом обнаружения ионизирующих свойств радиации яв­ляется эксперимент с полностью за­ряженными двумя идентичными элек­троскопами с золотым листком (рис. 1). Когда радиевый источник под­носится к пластине одного из них, то его листок опадает, в то время как листок другого (контрольного) сохра­няет отклонение. Если изменить знак заряда электроскопов на противопо­ложный, то эффект останется преж­ним. Это указывает на то, что утечка заряда происходит вследствие иони­зации воздуха над пластинами. Радий образует в воздухе положительные и отрицательные ионы. Когда электро­скоп отрицательно заряжен, то поло­жительные ионы перемещаются по на­правлению к нему и объединяются с отрицательными зарядами на пла­стине электроскопа. Это уменьшает по­тенциал электроскопа, и листок опа­дает. Если электроскоп заряжен поло­жительно, то к его пластине переме­щаются отрицательные ионы и наблю­дается тот же результат.

Мария и Пьер Кюри очень заин­тересовались работой Беккереля. Они помещали различные вещества в иони­зационные камеры, чтобы проверить, являются ли они радиоактивными. Принцип действия ионизационной ка­меры показан на рисунке 2. Камера состоит из двух пластин, и радиоак­тивный источник может быть помещен на нижнюю пластину или введен в нее с одной стороны камеры. Верхняя пластина находится под высоким поло­жительным потенциалом, а нижняя за­землена. Воздух внутри камеры иони­зируется источником радиации, и про­ходит малый ток. Этот ток может быть измерен электрометром, и сила тока является мерой активности источника. Было обнаружено, что соли урана яв­ляются радиоактивными, как и ве­щества, содержащие торий. Уранит, урановая руда, был очень активен, и супруги Кюри смогли выделить два новых элемента — полоний и радий, которые были крайне радиоактивны.