Радиоактивность. - раздел Информатика, Рабочая учебная программа Радиоактивностью Называется Процесс Самопроизвольного Превращения Неустойчивы...
Радиоактивностью называется процесс самопроизвольного превращения неустойчивых элементов в устойчивые, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или излучением энергии.
a - излучение - это излучение a-частиц, которые представляют собой ядра гелия ;
b - излучение - это испускание электронов или позитронов;
g - излучение – это испускание электромагнитных волн чрезвычайно высоких энергий. Оно является результатом перехода ядер из возбужденных состояний в нормальное при радиоактивных превращениях.
Распад радиоактивных веществ количественно описывается законом радиоактивного распада:
N = N0 e-lt,
где N0 - число радиоактивных ядер в момент времени t = 0; N - число радиоактивных ядер, оставшихся нераспавшимися к моменту t.
l - постоянная радиоактивного распада: l = , где Т1/2- период полураспада. Период полураспада (Т1/2 ) –это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.
3. Закон поглощения g -излучения.
Гамма-кванты состоят из фотонов одной энергии или содержат группу фотонов с дискретными значениями энергии. Чаще всего энергия гамма-лучей находится в диапазоне от нескольких КэВ до нескольких МэВ.
Прохождение g -излучения через вещество сопровождается его поглощением. При прохождении поглотителя толщиной x интенсивность J g -лучей уменьшается на J, причем относительная интенсивность поглощения излучения пропорциональна толщине поглотителя:
= -mDх
(1)
где m - линейный коэффициент поглощения.
Если вместо конечной толщины Dх имеем бесконечно малую величину dx, бесконечно малое изменение интенсивности d J, то уравнение (1) примет вид:
= - m dx
(2)
Интегрируя это уравнение, получим
J =J0 е-mх
(3)
При рассмотрении процесса поглощения гамма-излучения веществом, полезным оказывается понятие о слое половинного поглощения х1/2.
Слоем половинного поглощения называется толщина поглотителя, в котором поглощается половина падающих на него фотонов.
Эта величина выражается: = е -mх
Тогда, логарифмируя, получим:
х=
(4)
До сих пор рассматривали явление поглощения гамма-лучей, не касаясь конкретного взаимодействия гамма-лучей с веществом, обусловливающего процесс поглощения и величину m - коэффициента поглощения.
При прохождении g - лучей через вещество происходит ослабление интенсивности первоначального пучка. Это ослабление интенсивности является результатом взаимодействия g - квантов с электронами и атомами вещества, через которые они проходят.
Практически наиболее существенны три процесса взаимодействия с веществом: фотоэффект, комптоновское рассеяние и образование пар, приводящих к поглощению g - излучения.
а. Фотоэлектрический эффект
Фотоэффектом называется такой процесс взаимодействия g - кванта (фотона) с веществом, при котором g - квант исчезает, полностью передавая свою энергию и импульс электрону и атому. При этом электроны выбрасываются за пределы атома с кинетической энергией
Wk = hn - Ai
(5)
где hn - энергия g - кванта; Аi - работа выхода электрона с i -ой оболочки атома.
Фотоэффект наиболее вероятен в том случае, когда энергия фотона близка к работе выхода А. Именно поэтому, ослабление лучей вследствие фотоэффекта играет основную роль при малых энергиях (Еg £ 1 МэВ). Фотоэффект возможен лишь на связанных электронах.
б. Комптоновское рассеяние
Процесс рассеяния g - квантов на свободных или слабосвязанных электронах называется комптон-эффектом. В результате рассеяния изменяется направление движения g - кванта и уменьшается его длина волны:
Dl = l2 - l1
в. Образование пар
Третьим процессом, приводящим к ослаблению g - излучения при прохождении через вещество, является процесс образования пар. Согласно современной теории, падающий g - квант полностью поглощается в области кулоновского поля ядра ( или электрона), в результате чего возникает пара частиц: электрон-позитрон. Минимальная энергия фотона, необходимая для образования пары в области поля ядра, равна
Е = 2 Е0е = 2 m0 c2
mo – масса покоя электрона.
Таким образом, поглощение g - излучения веществом и величина m обусловлена тремя рассмотренными процессами, каждый из которых, в зависимости от энергии g - излучения и свойств поглощающего вещества, вносит свой вклад в значение: m = mфот + mкомп + mпар.
4. Описание установки и порядок выполнения работы.
В данной работе необходимо проверить закон поглощения g - излучения в веществе, построить график зависимости изменения интенсивности J g - излучения от толщины поглотителя. По графику определить слой половинного поглощения для g - излучения данной энергии и рассчитать коэффициент линейного поглощения m . В качестве источника излучения используется радиоактивный изотоп С060 (Е = 1,17 МэВ).
При выполнении работы используются приборы и принадлежности: радиометр-спектрометр (см. рис. 1); свинцовый домик типа "ТУР 74019 Robotron - masselectrone» ; источник g - излучения С060; набор пластин из оцинкованного железа (см. рис. 1). Радиометр-спектрометр состоит из сцинтилляционного датчика «Stintillation probe type - 484 В» и измерительного пульта «Nuclear analyzer - 482 В». Датчик присоединяется с помощью высоковольтного разъема (1) с измерительным пультом (1) и помещен внутри свинцового домика, напротив источника g - излучения С060 .
Между источником гамма-излучения и сцинтилляционным датчиком в свинцовом домике имеются приспособления для установки пластин, которые служат поглотителем g - излучения. Толщина поглотителя регулируется числом пластин.
1 - высоковольтный разъем датчика
2 - измеритель скорости счетчика и напряжения батарей
3 - переключатель поддиапазонов измерителя скорости счета
4 - дисплей
5 - переключатель дисплея
6 - тумблер Reset-start-star (cбор - пуск - стоп)
7 - переключатель селекции времени измерения
8 - регулятор высокого напряжения
9 - регулятор порога анализатора
10 - регулятор ширины окна анализатора
11 - переключатель режима измерения
12 - тумблер напряжения питания
Порядок выполнения: (см. обозначения на рис. 1 и приборе).
1. Включить сеть (тумблер ОN - 12).
2. Установить высокое напряжение 1200 В на многооборотном патенциометре "High - Vоltage" 400 ....1400 ® 8.
3. На блоке «Analyzer» - установить тумблер «int- diff» ® 12 в положение «int», ручку потенциометра 2 DE ® 10 в положение 0.0, ручку потенциометра «Е» ® 9в положение 860.
4.Переключатель «rate» ® 3 поставить в положение 3 × 105 .
5. Ручку переключателя «time» ® 7 поставить в положение «01».
6. Убедиться, что в свинцовом (защитном) домике нет пластин.
7.Тумблер «reset - start - stop» ® 6 поставить в положение «start». На экране дисплея 4 появится точка (отсчет начался) через 6 секунд (0,1минуты) на экране дисплея 4 высветится число, соответствующее количеству g - квантов, зарегистрированных детектором (датчиком) в отсутствие поглотителя. Это число n0 записать в таблицу.
8. Установить в защитный домик 3 пластины и повторить п.7. Записать число n1, которое высветится на экране дисплея. Оно будет соответствовать количеству g - квантов, прошедших 1-й поглощающий слой пластин.
9. Последовательно увеличивать число пластин, устанавливая в домик 6, 9, 12 ....i пластин и каждый раз повторять п.7, записывая значения n2 , n3 , ......ni c экрана дисплея в таблицу.
10. По результатам измерения построить график зависимости ni/n0 = f (i) (по оси координат , по оси абсцисс – число пластин i). По графику определить слой половинного поглощения и вычислить значения m; для этого вычислить толщину поглотителя, соответствующую слою половинного поглощения: = i d, где d – толщина пластины (мм).
ПРИМЕЧАНИЕ.
Числа на экране дисплея высвечиваются в течении 4 секунд, если за это время Вы не успели записать показания, то необходимо нажать тумблер «Display» ® 5 вверх и на экране дисплея высветиться это число, оно будет на экране до тех пор, пока Вы не отпустите тумблер.
УДК... Обсуждена и одобрена на заседании кафедры Физика Московского государственного университета технологий и управления...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Радиоактивность.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Базина Инна Викторовна
Концепции современного естествознания: рабочая учебная программа. – М.: МГУТУ, 2011. – с.
Рабочая учебная программа дисциплины «Концепции современного есте
Цели и задачи дисциплины.
Учебная дисциплины «Концепции современного естествознания» - дисциплина по выбору математического и естественного цикла государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 080200
Лабораторные работы
Лабораторный практикум является формой аудиторной работы в малых группах. Основная цель лабораторного практикума это приобретение инструментальных компетенций и практических навыков в области «Конц
Цели самостоятельной работы
Формирование способностей к самостоятельному познанию и обучению, поиску литературы, общению, оформлению и представлению полученных результатов, их анализу, умению принять решение, аргументированно
Дополнительная
1. Дмитриева В.Ф., Михайлов М.А., Икренникова Ю.Б. Концепции современного естествознания. УМП.-М.:МГУТУ, 2011.
2. Дмитриева В.Ф., Базина И.В., Икренникова Ю.Б, Самсонов Г.А. Концепции совр
Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Для проведения лабораторных занятий используются специализированные лаборатории, приборы и оборудование, учебный класс для самостоятельной работы по дисциплине, оснащенный компьютерной техникой, не
Контроль знаний по дисциплине
По дисциплине «Концепции современного естествознания» проводится контроль знаний студентов: входной, текущий, рубежный и промежуточная аттестация – экзамен.
Входной контроль предназ
Оценка учебной деятельности
1. Общее количество баллов за виды учебной деятельности студента, предусмотренные основной программой освоения дисциплины, должно составлять не более 60 баллов ( зачетный балл). Так как по дисципли
Изучение корпускулярно-волнового дуализма материи
Материя – бесконечное множество всех сосуществующих в мире объектов и систем, совокупность их свойств, связей, отношений и форм движения. При этом она включает в себя не толь
Лабораторная работа №1А
Определение длины волны при помощи дифракционной решетки
1.Дифракция света
Развитие оптики вплоть до начала XX века базировалось в основном, на представлении
Дифракционная решетка
Для получения ярких дифракционных спектров применяются дифракционные решетки. Дифракционная решетка представляет собою совокупность большого числа узких параллельных щелей одинаковой ширины, распол
Определение постоянной дифракционной решетки
В первой части работы определяют постоянную дифракционной решетки по известной длине волны света, получаемого от монохроматического источника света,
Постоянную дифракционной решетки С опре
Определение длины волны одной из линий спектра белого света.
Во второй части работы определяют длину волны одной из линий спектра белого света. Спектр создается с помощью дифракционной решетки. Используют значение постоянной решетки С, полученное в первой ча
Дисперсия света
Основным понятием геометрической оптики является понятие светового луча. Законы, определяющие направления световых лучей – закон прямолинейного распространения в однородной среде, законы отражения
Постоянная Планка
Свет представляет собой форму лучистой энергии, которая распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. В 1900 году ученый Макс Планк – один из основоположников квантовой механики – п
Описание виртуальной установки и порядок выполнения работы.
Лабораторная работа является электронной моделью соответствующей лабораторной установки на кафедре физики МГУТУ.
Меню лабораторной работы содержит методические указания и виртуальную модел
Исследование влияния радиоактивного излучения на живые организмы
Когда в 1896 году А. Беккерель впервые обнаружил наличие ионизирующих излучений у соединений урана, никто не предполагал, что они настолько опасны. Только через полстолетия, после взрывов первых ат
Скорость химических реакций и факторы ее обуславливающие
Одна из особенностей химических реакций заключается в том, что они протекают во времени. Одни реакции протекают медленно, месяцами, как например, коррозия железа или брожение виноградного сока, в р
Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ
Необходимым условием того, чтобы между частицами исходных веществ произошло химическое взаимодействие, является их столкновение друг с другом, поэтому скорость реакции пропорциональна числу соударе
Влияние температуры на скорость реакции
С ростом температуры возрастает энергия сталкивающихся частиц и повышается вероятность того, что при столкновении произойдет химическое превращение, поэтому скорость реакции должна увеличиваться. Д
Влияние катализаторов
Наиболее сильное влияние на скорость реакции оказывает присутствие в реагирующей системе катализатора – вещества, которое повышает (а иногда и уменьшает – тогда его называют ингибитором) ско
Порядок выполнения работы
При взаимодействии раствора тиосульфата натрия Na2S2O3 и серной кислоты выпадает сера, вызывающая при достижении определенной концентрации помутнение раствора:
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОФОРМЛЕНИЮ РЕФЕРАТА
Творческая работа студентов по написанию реферата состоит из нескольких этапов:
1. Выбор темы исследования, подбор и изучение литературы по теме.
2. Составление плана и определени
Методологические основы научного познания
1.1 . Структура научного знания.
1.2 . Критерии научного знания.
1.3 . Уровни и методы научного познания.
1.4 . Общенаучные подходы.
Наука – это
Современные концепции физической картины мира
3.1. Соотношение динамических и статистических законов.
3.2. Принципы современной физики.
3.3. Структурные уровни материи.
3.4. Виды физического взаимодей
Концепции современной химии
5.1. Специфика химии как науки
5.2. Четыре уровня химического знания.
Одной из важнейших естественных наук является химия – наука, изучающая превращения веществ, с
Возникновение жизни на Земле и ее разнообразие
6.1. Структурные уровни организации жизни.
6.2. Основные концепции происхождения жизни на Земле.
6.3. Появление жизни на Земле.
Уровни орг
Факторы и движущие силы эволюционного процесса
7.1. Теория эволюции Ч. Дарвина.
7.2. Механизмы и законы эволюции.
7.3. Синтетическая теория эволюции.
Понятие эволюции – процесса длитель
Синергетика и естествознание XXI века
Основоположники синергетики рассматривают ее как новое междисциплинарное направление исследований, как учение о сложноорганизованных системах. Г. Хакен подчеркивает, что все основные ее понятия «от
Тест №2
Этот тест предназначен для текущего контроля знаний студентов по следующим темам: «Концепции современной химии»; «Фундаментальные свойства живой материи»; «Возникновение жизни и эволюция ее форм».
ДО НАЧАЛА 20 ВЕКА
1.1. Истоки науки: мифология, религия,
античная натурфилософия
В период зарождения человеч
Медицина в эпоху античности
Основателем научной медицины принято считать Гиппократа (около 460 – около 370 гг. до н.э.), который основал Косскую (по названию острова Кос) медицинскую школу. Основные его работы – трактаты: «О
Культура. Агон
Важнейшей характеристикой греческой культуры является ее состязательность – агональность (агон – состязательность, «игра»). М.И.Козьякова в книге «История. Культура. Повседневная Западная Европа: о
Развитие взглядов на строение Вселенной
Зарождение астрономии. Астрономия, пожалуй, является самой древней наукой. Зачатки астрономических знаний уходят в далекое прошлое: древний Египет, Вавилон, Индия, Китай и др. Одна
Наука в эпоху Средневековья
Западная средневековая наука и философия представляют собой длительный отрезок времени (примерно с I–V вв. по XV в.), когда они в большей мере основывались на христианской религии, которая возникае
Наука в эпоху Возрождения. И. Ньютон
В эпоху Возрождения – переходный период от средневековья к новому времени (XIV–XVII вв.) – на передний план выдвигается исследование природы, опыт, экспериментальный метод. Видное место завоевывает
Фундаментальные физические взаимодействия
Под взаимодействием понимается развертывающийся во времени и пространстве процесс воздействия одних объектов на другие путем обмена материей и движением.
Все силы и
Принцип относительности
В классической механике Ньютона постулируется абсолютность пространства и времени, т.е. считается, что свойства пространства и времени не зависят от материи и ее движения; пространст
Электромагнитная концепция
Электродинамика – наука, о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи – электромагнитного поля, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрическими заряда
Корпускулярно-волновой дуализм вещества
Представление об атомах как мельчайших неделимых частицах вещества возникло во времена античности. Но в средние века идея атомизма не получает признания и только к началу XVIII века
Закон сохранения и превращения энергии
Открытие закона сохранения и превращения энергии явилось одним из величайших достижений науки XIX века. Его открытие непосредственно связано с предыдущем развитием всех областей физики и естествозн
И неравновесная термодинамика
Классическая термодинамика XIX века занималась изучением тепловых явлений без учета молекулярного строения тел. При этом предметом ее исследований выступали закрытые системы, т.е
СОВРЕМЕННОЙ КОСМОЛОГИИ
Космология – это учение о Вселенной как целом, которое включает в себя теорию всей охваченной астрономическими наблюдениями области как части Вселенной (Метагалактика). В космологии
Модель расширяющейся Вселенной
В 1922–1924 годах на основе представлений об однородной, изотропной, бесконечной Вселенной и уравнений ОТО советским математиком А. Фридманом были получены результаты, говорящие о том, что Вселенна
Модель горячей Вселенной
Для определения того, как происходило расширение Вселенной с момента начала расширения, какие процессы при этом протекали, необходимо провести расчеты при разных предположениях о расширении, о сост
Строение и происхождение галактик
Галактики представляют собой гигантские скопления звезд, связанных между собой силами гравитации. Галактики содержат от нескольких миллионов до многих сотен миллиардов звезд. Наряду
Эволюция звезд
Все небесные тела можно разбить на две группы: 1) испускающие энергию – звезды и 2) не испускающие энергию – планеты, кометы, метеориты, космическая пыль.
Зве
Состав и строение Солнечной системы
Солнечная система представляет собой группу небесных тел, объединенных в единую систему благодаря гравитационному взаимодействию, с центральным телом – Солнце. Кроме Солнца в состав Солне
Строение и движение Земли
Радиус Земли составляет 6,38 · 106 м., ее масса 5,98 · 1024 кг, плотность 5,5 · 103 кг/м3. Скорость обращения Земли вокруг Солнца примерн
Солнечной системы и Земли
Существует несколько различных гипотез о происхождении Солнечной системы и планеты Земля. Пожалуй, здесь следует начать с гипотезы французского естествоиспытателя Жоржа Бюффона (1707–1788). В своей
В биологии
Биология до XVIII века в основном носила описательный и систематический характер. Зоология и ботаника того времени занимались преимущественно изучением и описанием видов. При этом о
Эволюционная теория Ч. Дарвина
Основы эволюционной теории были сформулированы Ч. Дарвиным в его работе "Происхождение видов" (1859) на предшедствующего эмпирического материала и своих наблюдений в ходе
Проблема живого и неживого
Одной из самых сокровенных тайн во все века была тайна происхождения человека и всего живого на Земле. Ученые разных времен и народов высказывали всевозможные гипотезы о том, когда
Концепции возникновения жизни
Среди основных гипотез возникновения жизни на Земле можно выделить следующие:
1) Креационизм – божественное сотворение жизни;
2) Концепции многократного
Структурные уровни организации материи
Жизнь, как и неживая природа, имеет ряд уровней своей материальной организации.
Выделяют следующие уровни организации живой материи:
1) Системы доклеточного уровня
Экологическая проблема
Растения и животные существуют не сами по себе, а в тесной связи, зависимости от окружающей неживой природы (климат, рельеф, почва) и от других организмов. В изоляции жизнь растений
, где Т1/2- период полураспада. Период полураспада (Т1/2 ) –это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.
x интенсивность J g -лучей уменьшается на 
= -mDх
= - m dx
= е -mх
, по оси абсцисс – число пластин i). По графику определить слой половинного поглощения и вычислить значения m; для этого вычислить толщину поглотителя, соответствующую слою половинного поглощения: 
= i d, где d – толщина пластины (мм).
Новости и инфо для студентов