Описание экспериментальной установки

Каждое радиоактивное вещество характеризуется периодом полураспада – это время Т, за которое распадается половина ядер:

, прологарифмируем ,

Период распада для известных радиоактивных ядер изменяется в пределах от 3·10^-7с до 5·10¹⁵ лет. Важной характеристикой радиоактивного распада вещества является активность; она изменяется по закону:

, где

- активность в начальный момент времени, при t=0

а – активность в любой момент времени

За единицу активности в СИ принимается 1 кюри - это активность такого препарата, в котором происходит 3,7·10¹⁰ актов распада в одну секунду.

Опытная проверка закона радиоактивного распада должна состоять в изучении зависимости числа наличных ядер N от времени t. Эту зависимость можно установить, наблюдая за изменением активности препарата во времени. Действительно, если в каждом акте распада рождается одна частица, то число распадов в единицу времени пропорционально количеству наличных ядер N. Измеряя число частиц, испускаемых препаратом в единицу времени, можно получить требуемую зависимость.

-радиоактивный препарат легко изготовить, воспользовавшись естественной радиоактивностью воздуха. Дело в том, что в атмосферном воздухе всегда содержится радиоактивный газ радон и продукты его распада: радиоактивные изотопы висмута, свинца и полония. Пропустив через всасывающий шланг пылесоса значительный объем воздуха через ватный фильтр, задерживающий радиоактивный аэрозоль, можно получить препарат, обладающий заметной активностью. Активность фильтра определяется в основном радиоактивными изотопами:Рb и Bi. Периоды полураспада этих изотопов соответственно равны 26,8 и 19,9 мин., т.е. периоды полураспада этих изотопов таковы, что за время, обычно отводимое на выполнение лабораторной работы, происходит заметное изменение числа нераспавшихся ядер, находящихся на фильтре.

Подсчет числа распадов осуществляется при помощи специального счетчика. Этот прибор состоит из датчика (счетчик Гейгера) и пересчетной электронной схемы. Индикатор этой схемы указывает число распадов. Индикатор времени указывает время, за которое произошло данное число распадов. Общая схема установки изображена на рис. 7.1.

Держатель

Образец

ПП

род работы уст. времени

Число распадов

Индикатор времени

Сеть

220 В

С

Датчик

еть

Рис. 7.2

Методика измерения Задание 1. Определение радиоактивного фона

Включите счетчик в сеть 220 В. Для этого вилку шнура питания воткнуть в розетку сети и включить тумблер «Сеть» на задней панели ПП. Должен загореться индикатор напряжения красного цвета. Соответствующими кнопками на передней панели ПП установить время измерения 300 с. Кнопка «+» увеличивает время, «–» – уменьшает. Открыть заслонку датчика, нажать кнопку «Сброс», затем кнопку «Пуск». Индикатор ПП укажет число распадов. По достижении установленного времени ПП автоматически остановит регистрацию частиц, которые представляют собой космические частицы, продукты распада радиоактивной пыли и строительных материалов здания.

Повторите соответствующие измерения 3 раза и вычислите среднее значение «фона». Данные занесите в табл. 7.1.

Таблица 7.1