1 Увімкнути блоки експериментальної установки (4, 5, рис. 12.1).
2 Визначити середній природний фон Iф іонізуючого випромінювання в лабораторії, тобто середнє число іонізуючих частинок за хвилину, що потрапляють до лічильника Гейгера-Мюллера, за умови відсутності випромінювання від радіоактивного препарату. Цей фон існує за рахунок космічних променів, радіоактивності надр Землі. Природний фон завжди накладається на досліджуване випромінювання. Тому при будь-яких визначеннях істинної інтенсивності досліджуваного випромінювання необхідно його враховувати. Для знаходження Iф необхідно провести 5 вимірювань числа іонізуючих частинок, що потрапляють до лічильника, за одну хвилину. Отримані значення записати у таблицю 12.1. Середнє значення та похибку знайти, використовуючи формули
,
. (12.7)
У цій формулі N=5 – кількість експериментів.
3 Визначити початкову інтенсивність випромінювання радіоактивного джерела з природним фоном I0ф. Для цього встановити джерело випромінювання біля лічильника Гейгера-Мюллера, на шляху іонізуючих пластинок не повинно бути поглинаючих пластинок. Провести 5 вимірювань числа іонізуючих частинок, що потрапляють до лічильника, за одну хвилину. Отримані значення записати у таблицю 12.1. Середнє значення та похибку знайти, використовуючи подібні до (12.7) формули.
Таблиця 12.1
Умова досліду
Номер
досліду (i)
Інтенсивність, імп/хв
Товщина пластинок, мм
Без препарату,
без поглинача
(Iф)
Середнє
З препаратом, без поглинача
(I0ф)
Середнє
З препаратом,
з однією пластинкою
(I1ф)
Середнє
З препаратом,
з двома пластинками,
(I2ф)
Середнє
4 Не змінюючи положення радіоактивного джерела, визначити інтенсивність випромінювання радіоактивного джерела з природним фоном I1ф, якщо на шляху іонізуючих частинок розміщена пластинка відомої товщини. Для цього встановити між джерелом випромінювання та лічильником Гейгера-Мюллера одну поглинаючу пластинку. Провести 5 вимірювань числа іонізуючих частинок, що потрапляють до лічильника, за одну хвилину. Отримані значення записати у таблицю 12.1. Середнє значення та похибку знайти, використовуючи подібні до (12.7) формули. У таблицю 12.1 записати товщину пластинки.
5 Не змінюючи положення радіоактивного джерела, визначити інтенсивність випромінювання радіоактивного джерела з природним фоном I2ф, якщо на шляху іонізуючих частинок розміщено дві пластини відомої товщини. Для цього встановити між джерелом випромінювання та лічильником Гейгера-Мюллера дві поглинаючі пластинки. Провести 5 вимірювань числа іонізуючих частинок, що потрапляють до лічильника, за одну хвилину. Отримані значення записати у таблицю 12.1. Середнє значення та похибку знайти, використовуючи подібні до (12.7) формули. У таблицю 12.1 записати товщину двох пластинок.
6 Обчислити відповідні інтенсивності без природного фону, а також їх похибки:
I0=I0ф–Iф,
I1=I1ф–Iф,
I2=I2ф–Iф,
,
,
. (12.8)
Результати занести у таблицю 12.1.
7 Використовуючи формулу (12.2), обчислити лінійний коефіцієнт поглинання радіоактивного випромінювання досліджуваної речовини та його похибку у випадку, коли проводили дослідження з однією пластинкою. Тобто
, . (12.9)
Візьмемо, що мм.
8 Використовуючи формули, аналогічні до (12.9), обчислити лінійний коефіцієнт поглинання радіоактивного випромінювання досліджуваної речовини та його похибку у випадку, коли проводили дослідження двох пластинок. А саме
, . (12.10)
Візьмемо, що мм.
9 За результатами роботи зробити висновки, в яких навести результати вимірювань лінійного коефіцієнта поглинання радіоактивного випромінювання речовиною пластин у вигляді μ=<μ>±Δμ. З’ясувати, чи збігаються ці значення для двох випадків.
5 Контрольні питання
Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити:
– теоретичний матеріал із теми “Радіоактивність” за конспектом лекцій та підручниками [3, 5, 6];
– матеріал, що поданий вище, до цієї лабораторної роботи.
Для перевірки теоретичної підготовки до лабораторної роботи дати відповіді на такі питання:
1 Закон радіоактивного розпаду (доведення). Середній час життя, період напіврозпаду, активність радіоактивної речовини (доведення). Види радіоактивного розпаду.
2 Альфа-розпад. Енергія α-частинок. Теорія Гамова-Герні-Кондона.
3 Бета-розпад. Види бета-розпаду. Енергія α-частинок. Теорія Фермі. Слабка взаємодія.
4 Описати відомі Вам характеристики інтенсивності радіоактивного випромінювання.
5 Описати принцип роботи лічильника Гейгера-Мюллера.
6 Зобразити схему експериментальної установки та пояснити принцип її роботи.
7 Довести формулу (12.2).
8 Довести формулу (12.9).
Список літератури
1. Сивухин Д. В. Общий курс физики: в 3 т. – Т.3: Электричество / Д. В. Сивухин. – М.: Физматлит, 2004. – 656 с.
2. Савельев И. В. Курс физики: в 3 т. – Т.2: Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика / И. В. Савельев. – М.: Наука, 1989. – 469 с.
3. Савельев И. В. Курс физики: в 3 т. – Т.3: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц / И. В. Савельев. – М.: Наука, 1989. – 304 с.
4. Бушок Г. Ф. Курс фізики: в 2 кн. – Кн. 1: Фізичні основи механіки. Електрика і магнетизм / Г. Ф. Бушок, В. В. Левандовський, Г. Ф. Півень. – К.: Либідь, 2001. – 448 с.
5. Бушок Г. Ф. Курс фізики: в 2 кн. – Кн. 2: Оптика. Фізика атома і атомного ядра. Молекулярна фізика і термодинаміка / Г. Ф. Бушок, Є. Ф. Венгер. – К.: Либідь, 2001. – 424 с.
6. Фізика: конспект лекцій /укладач О. В. Лисенко. – Суми: Вид-во СумДУ, 2010. – Ч.2. – 242 с.
7. Руководство к лабораторным занятиям по физике /под. ред. Л. Л. Гольдина.– 2-е изд., перераб. – М.: Наука, 1973. – 688 с.
8. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Загальна фізика” для студентів усіх спеціальностей та форм навчання / укладачі: О. В. Лисенко, І. В. Губанов. – Суми: Вид-во СумДУ, 2003. – Ч.2. – 84 с.