Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Лабораторний практикум з фізики. Частина 3 (ядерна фізика, статистична фізика і термодинаміка, фізика твердого тіла)

Предмет: 
Тип роботи: 
Навчальний посібник
К-сть сторінок: 
142
Мова: 
Українська
Оцінка: 

імовірність виходу -частинок з ядра. Таке фізичне пояснення має закон Гейзера – Неттола.

 
 Рис. 6. 1. 1
 
Енергія -частинок залежить від енергетичного стану дочірнього ядра після -розпаду. Якщо дочірнє ядро знаходиться в основному (не збудженому) стані, то випромінюються лише моно-енергетичні -частинки. Якщо ж новоутворене ядро може бути як в основному, так і в збудженому станах, то випромінюються декілька енергетичних груп - частинок і -квантів. На рис. 6. 1. 2 подана схема розпаду  , де показані різні енергетичні групи випромінювання -частинок.
Для -розпаду   спостерігаються три групи -частинок з енергіями 4, 559 МеВ;, 4, 370 МеВ і 4, 170 МеВ. Новоутворене ядро   може перебувати як в основному стані, так і в двох збуджених станах.
Перехід новоутвореного ядра із збудженого стану в основний стан супроводжується випромінюванням двох - квантів з енергіями 0, 189 МеВ і 0, 389 МеВ.
Для визначення енергії -частинок за довжиною вільного пробігу в повітрі слід розглянути механізм взаємодії - випромінювання з речовиною.
Заряджена частинка, рухаючись в речовині, встигає пролетіти деяку відстань перед тим, як втратить всю свою кінетичну енергію. Шлях зарядженої частинки в речовині до повної її зупинки називають лінійним пробігом. Лінійний пробіг визначається питомими втратами енергії. Чим більші густина атомних електронів і заряд частинки, тим більші втрати і тим менший пробіг цієї частинки в речовині. Важкі заряджені частинки, взаємодіючи в основному з атомними електронами, майже не відхиляються від початкового напрямку руху. Це говорить про те, що імовірність взаємодії з ядрами атомів досить низька.
 
Рис. 6. 1. 2
 
Одноразова максимальна втрата енергії -частинкою при центральному зіткненні з електроном атома може бути оцінена за формулою:
де m – маса електрона;
М – маса -частинки;
Е – кінетична енергія  частинки до зіткнення.
Наприклад, для енергії Е=5, 5 МеВ (Е) max=3 кеВ. Якщо - частинка при взаємодії з електронами атомів кожний раз втрачає половину максимальної енергії (Е) max, то до повної зупинки вона зіткнеться не менше 3700 разів.
Для визначення довжини вільного пробігу -частинок в повітрі слід побудувати залежність N (x) числа частинок, які реєструються блоком детектування на різних відстанях від -випромінювача, від відстані Х.
Графік цієї залежності показаний на рис. 6. 1. 3
 
Рис. 6. 1. 3
 
Як видно з рис. 6. 1. 3, число зареєстрованих на різних відстанях х - частинок спочатку трохи зростає, а потім різко спадає. Це пояснюється тим, що іонізаційні властивості - частинок при зменшенні їх швидкості різко зростають.
Точка перегину А характеризує середній пробіг R0 - частинок у повітрі. Дотична, яка проходить через точку А, екстраполює найбільш прямолінійну частину цієї кривої з віссю х, дає значення екстрапольованого пробігу Re. Різниця Re-R0= приймається, як правило, за міру розкиду пробігів -частинок.
Для - частинок з енергією Е=5 МеВ, /R0=0, 01. З ростом енергії -частинок значення відношення /R0 зменшується. Оскільки величина /R0 досить мала, то пробіг частинок у повітрі однозначно визначається їх енергією.
У повітрі при нормальних умовах зв’язок міх середнім пробігом R0 (см) і втратами енергії -частинок Е (МеВ) виражається формулою:
R0=0. 318E1. 5. (4)
Ця формула добре збігається з експериментальними даними для -частинок, енергія яких перебуває в межах 4 Е 9 МеВ.
Порядок виконання роботи
У лабораторній роботі використовується блок детектування, реєструвальний пристрій якого виконаний на основі люмінофора ZnS, активованого атомами срібла. Ефективність спрацьовування такого пристрою не нижча 20%. Світлові імпульси вловлюються фотопомножувачем і багаторазово підсилюють створену ними електронну емісію. Перерахунковий прилад ПСО-2, 4 дає можливість зареєструвати практично кожний імпульс на цифровому табло.
Увага! у лабораторній роботі використовується небезпечний радіоактивний препарат Рu239. Період піврозпаду 2, 44104 років. Тому при виконні роботи будьте уважними!
1. Ознайомитись з лабораторною установкою за інструкцією або з допомогою лаборанта.
Мікрометричний гвинт, на торці якого укріплено радіоактивний препарат Рu239, встановити на нуль. При цьому препарат буде знаходитись на мінімальній відстані від флуоресціюючого екрана.
2. Провести вимірювання числа N (x) -частинок через кожен 1 мм відстані препарата від поверхні лічильника (два повних оберти мікрогвинта). Час вимірювання t=100 с.
Результати вимірювань занести до таблиці. 
3. Побудувати графік залежності кількості зареєстрованих -частинок від відстані X між препаратом і лічильником.
4. Визначити величину середнього пробігу R0 -частинок згідно з описом в теоретичних відомостях і рис. 6. 1. 3.
5. Користуючись формулою (4) теоретичних відомостей, знайти втрати енергії -частинками на іонізацію молекул повітря.
6. Оцінити точність виконаних розрахунків.
 
Контрольні запитання
 
1. Записати правило зміщення для -розпаду і дати його характеристику.
2. Як пояснити закон Гейгера-Неттола?
3. Чому енергія випромінюваних -частинок порівняно невелика?
4. Чому енергетичний спектр -випромінювання має дискретний характер?
5. Як взаємодіють -частинки з молекулами речовини?
6. Як знаходять довжину вільного пробігу -частинок у повітрі та втрати енергії на іонізацію молекул повітря?
7. При радіоактивному розпаді Рu239 -частинки
Фото Капча