Порядок виконання роботи

1. Підготуйте в зошиті таблицю для запису результатів вимірювань та обчислень:

Відстань між фотоелементом і лампою, , м	Поверхнева густина потоку випромінювання на фотоелементі, , Вт/м2	Сила фотоструму , мкА

2. Ознайомтесь з будовою приладу.

3. Розмістіть фотоелемент приладу перпендикулярно до осі приладу і з’єднайте його затискачі з мікроамперметром.

4. Приєднайте до джерела струму послідовно вимикач, реостат і електролампу. Встановіть її всередині приладу на відстані 10 см від фотоелемента; реостатом підберіть такий струм в спіралі лампи, щоб стрілка мікроамперметра відхилилась на всю шкалу.

5. Збільшуйте відстань між лампою і фотоелементом і через кожні 2 см вимірюйте силу струму. Результати вимірювань занесіть в таблицю.

6. Для кожного випадку розрахуйте поверхневу густину потоку випромінювання на фотоелементі за формулою (11.1). Результати обчислень занесіть у таблицю.

7. За числовими даними таблиці на міліметровому папері побудуйте графік залежності сили фотоструму від поверхневої густини потоку випромінювання. По осі абсцис відкладіть поверхневу густину потоку випромінювання в ватах на квадратний метр (Вт/м²), а по осі ординат – силу фотоструму в мікроамперах.

Контрольні запитання

1. Дайте означення фотоефекту. Запишіть рівняння Ейнштейна для фотоефекту та поясніть фізичний зміст величин, що входять до нього.

2. Як побудований селеновий фотоелемент? Поясніть механізм виникнення фотоструму в селеновому фотоелементі.

3. Як залежить сила фотоструму від поверхневої густини потоку випромінювання? (Див. графік пункту 7 “порядку виконання роботи”).

4. Що таке червона межа фотоефекту? Чому саме “червона”? Чи може “червона” межа бути “синьою”?

5. У скільки разів енергія кванта синього світла відрізняється від енергії кванта жовтого світла? Виконати необхідні розрахунки.

6. Чому фотознімки проявляють при червоному світлі?

7. Поясніть зміст формули для поверхневої густини потоку випромінювання. Чому в знаменнику написано ? Що це таке?

8. Як знайти, яку частину енергії, що випромінюється Сонцем, отримує Земля? Виконайте відповідні розрахунки.

9. Що таке ват? Скільки зараз коштує одна побутова кіловат-година електроенергії?

10. Що таке еВ? Виразіть його в одиницях СІ.

Лабораторна робота № 12 визначення найбільш імовірної величини потужності еквівалентної дози опромінення

Обладнання: радіометр “Прип’ять”

Теоретичні відомості

Енергія випромінювання передається живій речовині у різних процесах: іонізації з утворенням іона і електрона, при розщепленні молекул на іони, при непружних і пружних зіткненнях з частинками речовини тощо. Радіаційний остаточний прояв цього поглинання обов’язково залежить від кількості поглинутої енергії в одиниці маси живої речовини, яку називають поглинутою дозою (дозою Д). У системі CI її одиницею є грей.

1 Гр = 1

Експерименти свідчать про те, що однакова поглинута доза для різних видів радіоактивного випромінювання в одному й тому самому органі супроводжується неоднаковим біоефектом. Найбільший вплив спричинюють - частинки, протони, швидкі нейтрони; трохи менший – теплові нейтрони; найменший - електрони і - кванти, які утворюють малу кількість іонів на одиницю довжини пробігу. Вказану різницю встановили експериментально. Її зручно характеризувати коефіцієнтом якості k, який показує, у скільки разів дане випрмінювання шкидливише від - квантів з енергією 200-250 кеВ. Для -, - і рентгенівського випромінювання k_= k_=1; для - частинок k_ порядка 10, а для уламків ядер до 20.

До найважливіших величин радіобіології належить еквівалентна доза H іонізуючого виромінювання, яка визначається формулою:

H=k₁Д₁+k₂Д₂+... ,

де Д₁, Д₂ ... - дози різних видів випромінювання, k₁, k₂, ... - їхні коефіцієнти якості. У CI одиницею еквівалентної дози є зіверт (Зв), на честь шведського вченого Р. Зіверта. Досить часто згадується позасистемна застаріла одиниця еквівалентної дози під назвою біологічний еквівалент рентгена (скорочено бер), який дорівнює 0,01 зіверта:

1 Зв = 100 бер

Потужністю еквівалентної дози називають дозу, яку отримує 1 кг біологічної речовини за одиницю часу:

Радіометр “Прип’ять” в межах можливих похибок дає змогу вимірювати миттєві значення потужності еквівалентної дози іонізуючого випромінювання, де чітко проявляється її статистичний характер.

Завдання роботи полягає в знаходженні найбільш імовірного значення потужності еквівалентної дози іонізуючого опрмінення та визначення мінімальної кількості дослідів, які необхідно виконати, тобто зняти покази, щоб їх середнє значення надійно досягло найбільш імовірного.