Экспериментальные данные для определения радиоактивного фона

№ измерения, i	Nфi	t, с
1 2 3 4		300 300 300 300

Задание 2. Определение постоянной распада

Приготовьте кусок ваты, включите пылесос с марлевым фильтром и поднесите к всасывающему отверстию вату. Вата вместе с марлей образует фильтр. Пропустите через фильтр в течение 10 мин. воздух и выключите пылесос. Достаньте ватный фильтр из всасывающей трубки пылесоса и поднесите его к окошку датчика, закрепите держателем образцов. Используйте прежнее время регистрации 300 с и снимите зависимость числа распадов от времени. В течение 1 часа получите 12 экспериментальных точек. Для получения каждого измерения выполняйте последовательно те же действия, как и при определении «фона». Полученные данные занесите в табл. 7.2.

Таблица 7.2

№ измерения	ti, с (время измерения)	N	Ni = N – Nф
1 2 3 … 11 12	300 2  300 … … 11  300 12  300

Примечание. За N₀ принимается первый отсчет, взятый по счетчику.

Обработка результатов

Преобразуем формулу (7.2):

Прологарифмируем:

Построить график зависимости:

График должен быть линейным вида у=сх (рис. 7.2),

с – угловой коэффициент

(находим из графика)

Найдем период полураспада Т. N = N₀e^–λT, по определению Т = N₀e^{–λ T}, так как ln 1/2 = – T, то

Находим период полураспада, предварительно рассчитав  – постоянную радиоактивного распада.

Вывод. Сравнить полученное значение с табличными данными.

Рис. 7.3

Контрольные вопросы

1. В чем состоит явление радиоактивности?

2. Какова природа:

   • К-захвата;

   • -распада;

   • -распада?

3. От чего зависит постоянная радиоактивного распада?

4. Что называется периодом полураспада?

5. Что такое активность радиоактивного вещества?

6. Что называется 1 кюри?

7. Методика определения постоянной радиоактивного распада; периода полураспада.

Список литературы

1. Детлаф, А.А. Курс физики. Т. 3 / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. – М.: Высшая школа, 1979.

2. Тейлор, Дж. Введение в теорию ошибок / Дж. Тейлор. – М.: Мир, 1985.

3. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т. 3 / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1979.

4. Сивухин, Д.В. Общий курс физики / Д.В. Сивухин. – М.: Наука, 1977. – Т. 3.

5. Широков, Ю.М. Ядерная физика / Ю.М. Широков, Н.П. Юдин. – М.: Наука, 1972.

Лабораторная работа № 8

ИЗУЧЕНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

В ВЕЩЕСТВЕ

Цель работы:

определение коэффициента поглощения гамма-лу-чей в металле; ознакомление с методом регистрации гамма-излучения.

Теоретическая часть

Возникновение γ-квантов

Гамма-излучением называется самопроизвольное испускание ядром -квантов. -излучение возникает в процессе перехода ядер из одних энергетических состояний в другие и представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение. Длина волны  ≤ 10^–10 м, т.е. меньше, чем расстояние между атомами в кристаллах. С квантовой точки зрения это поток фотонов, энергия и импульс которых определяются соотношениями (формула де Бройля):

(8.1)

где с – скорость света, h – постоянная Планка

Атомное ядро, так же как и атом, представляет собой квантово-механическую систему с дискретным набором энергетических уровней. Находясь в основном состоянии, ядро не проявляет радиоактивности, подобно тому, как невозбужденный атом не испускает оптические фотоны ( 5  10^–7 м). В процессе радиоактивного распада, при ядерных реакциях, при взаимодействии ядра с сильным кулоновским полем вылетающей частицы и т.п., ядра могут переходить в возбужденное состояние.

Атомные ядра, подобно атомам, имеют дискретные уровни энергии. Переходы между нормальным и возбужденными уровнями приводят к возникновению коротковолнового электромагнитного излучения (-лучи) ( от 10^–3 до 1 Å)., ( - изменяется от 10¹⁹до 10²³рад/с, а энергия - от 10КЭВ до 5МЭВ).

Разность энергетических уровней в ядре составляет десятки и сотни тысяч электрон-вольт, тогда как в атомах эта разница составляет примерно 1 эВ.

-квант уносит подавляющую часть энергии возбуждения ядер. Спектр -квантов дискретен.

Пример: при высоких температурах в углеродно-азотном цикле идет образование -квантов:

В среднем 98,8% ⁰мезоны распадаются на 2 -кванта:

либо с рождением электрон-позитронной пары:

Распространение -излучения в вакууме происходит беспрепятственно, так что, измеряя интенсивность параллельного пучка на любом расстоянии от источника, мы, естественно, получили бы один и тот же результат.