14695

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ α-ЧАСТИЦ ПО ВЕЛИЧИНЕ ИХ ПРОБЕГА В ВОЗДУХЕ

Лабораторная работа

Физика

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №22 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ αЧАСТИЦ ПО ВЕЛИЧИНЕ ИХ ПРОБЕГА В ВОЗДУХЕ Ядра некоторых изотопов как естественных так и искусственных могут самопроизвольно превращаться в другие ядра. Такие превращения ядер называют радиоактивным распадом. При испу...

Русский

2013-06-09

53 KB

2 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ α-ЧАСТИЦ

ПО ВЕЛИЧИНЕ ИХ ПРОБЕГА В ВОЗДУХЕ

Ядра некоторых изотопов, как естественных, так и искусственных, могут самопроизвольно превращаться в другие ядра. Такие превращения ядер называют радиоактивным распадом.

При испускании α-частиц (ядер атома гелия) ядро теряет два протона и два нейтрона. Поэтому у получившегося (дочернего) ядра V1 по сравнению с исходным (материнским) ядром X  массовое число А меньше на четыре, а порядковый номер Z – на два. В соответствие со сказанным, схема α-распада имеет вид:

.

Энергия а - частиц, возникающих при ядер, лежит обычно в пределах от 4 до 8 МэВ (максимум 10,5 МэВ, минимум 1,8 МэВ). При этом имеется тенденция к уменьшению периода полураспада с увеличением энергии α-частиц.

Вообще говоря, ядра одного и того же изотопа могут испускать α-частицы с несколькими строго определёнными значениями энергии. Иначе говоря, α-частицы обладают дискретным энергетическим спектром. Если при α-распаде дочернее ядро получается сразу в основном состоянии, то α-частица при этом испускается с наибольшей возможной энергией. Если же дочернее ядро получается в одном из возможных состояний, то энергия α-частицы оказывается меньше, но дочернее ядро испускает затем γ-кванты.

При прохождении α-частиц через вещество (например, воздух) происходит ионизация молекул (атомов) вещества. При этом α-частицы, двигаясь практически прямолинейно, теряют при столкновениях с молекулами вещества свою энергию и могут потерять её всю при прохождении достаточно толстых слоев вещества.

Число, пар ионов образованных, частицей на единицу длины пути, называется удельной ионизацией. Зная удельную ионизацию и энергию, теряемую α-частицей при образовании пары ионов, легко и потери энергии частицей на единице длины пути ∆Е/∆Х – так называемые удельные ионизационные потери энергии. Согласно формуле Бора

    (2)

где е - заряд электрона, n0 – концентрация электронов в веществе, m - масса электрона;  - скорость α-частицы и ν -средняя частота обращения электронов в атомах данного вещества.

Из последней формулы видно, что при увеличении толщины X слоя вещества удельные ионизационные потери ∆Е/∆Х растут, т.к. падает скорость υ α-частицы.

Однако при малых υ формула Бора не описывает реальную зависимость потерь ∆Е/∆Х от X, т.к. характер взаимодействия α-частиц с веществом в этом случае меняется:

Начинают играть роль процессы перезарядки α-частицы, т.е. Процессы, в которых α-частица захватывает электроны атомов среды вещества и может становиться атомом или однозарядным ионом гелия. Перезарядка α-частиц объясняет резкий спад величины удельных ионизационных потерь в конце пробега α-частиц (рис. 1). 

Энергию, которую имела частица в тот момент, когда она влетала в слой данного вещества, можно найти, если α-частица полностью остановилась в этом слое. Для α-частиц длина пробега R в воздухе при нормальных условиях в зависимости от начальной энергии Е может быть найдена по формуле:

R = 0,32E3/2 ,          (2)

где R выражено в см, а Е в МЭВ.

Практическая часть

Включить прибор в режим счёта, удаляя, α-источник от сцинтиллятора. Провести измерения счёта N частиц с расстояния г = 0 через 1 мм до значения счёта, соответствующего фону. Затем выполнить те же измерения в обратном порядке.

  1.  Определить среднее значение .
  2.  Освободить данные от фона: .
  3.  Построить, график зависимости  и определить пробег R из условия .
  4.  По формуле (2) найти максимальную энергию Е α-частиц.
  5.  Оценить ошибки определения максимальной энергии Е α-частиц.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Широков, Ю.М., Юдин, Н.Л. Ядерная физика. М., 1980.
  2.  Сивухин, Д.В. Общий курс физики. М., 1990. Т.5, часть 2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45297. Общие принципы построения систем радиосвязи и их место в сетях связи РФ. Архитектура сетей. Системы фиксированной и подвижной радиосвязи. Виды систем радиосвязи. Характеристики 1-5 поколений 299.5 KB
  Системы фиксированной и подвижной радиосвязи. Системы фиксированной радиосвязи Системы связи работающие в диапазонах низких средних и высоких частот Современные технические средства ВЧ радиосвязи и их модульная архитектура позволяют создавать системы сухопутной и морской связи самого различного назначения. С помощью этих систем можно организовать: линии двухсторонней радиотелефонной связи по принципу каждый с каж дым с возможностью выхода в общегосударственную либо учрежденческую телефонную сеть; системы дипломатической связи передачу...
45298. Классификация опорных сетей радиодоступа. Характеристики систем радиодоступа. Регламент радиосвязи РФ: содержание, виды радиосвязи, службы, выделение полос. Федеральные, региональные и международные стандарты системы радиосвязи 914 KB
  Классификация опорных сетей радиодоступа. Характеристики систем радиодоступа. Под сетью радиодоступа понимают радиальнозоновую сеть радиосвязи предназначенную для предоставления услуг связи с качеством не уступающим качеству проводных систем связи. В состав сети радиодоступа входят базовые станции коммутационное оборудование К вспомогательные технические средств и программное обеспечение с помощью которых формируется территориальная зона на которой возможны подключения через радиоинтерфейс абонентских станций: В систему...
45299. Классификация радиорелейных линий связи. РРЛ прямой видимости: принципы построения, методы разделения каналов 75.5 KB
  РРЛ прямой видимости: принципы построения методы разделения каналов. Тропосферные РРЛ. Радиорелейные линии РРЛ представляют собой цепочку приемопередающих радиостанций оконечных промежуточных узловых которые осуществляют последовательную многократную ретрансляцию прием преобразование усиление и пе редачу передаваемых сигналов. Классификация радиорелейных линий В зависимости от используемого вида распространения радиоволн РРЛ можно разделить на две группы: прямой видимости и тропосферные.
45300. Спутниковые системы связи. Принцип действия, классификация. Примеры спутниковых систем связи 47.5 KB
  Спутниковые системы связи. Примеры спутниковых систем связи. СС отличаются орбитами спутников: формой круговая эллиптическая высота над Землёй наклон к экватору экваториальные полярные наклонные. На ней несколько сотен спутников что потребовало международного регулирования.
45301. Классификация и особенности транкинговых систем связи. Системы подвижной радиосвязи: принципы построения и функционирования, диапазоны частот, методы аналоговой и цифровой модуляции, методы кодирования, управление в СПС 104.5 KB
  Используемый частотный диапазон 400 450 800 900 1800 1900 МГц 2. Возможность роуминга Эстафетная передача Принцип выбора базовой станции с наибольшим уровнем сигнала MPS800 усовершенствованная мобильная телефонная служба диапазон частот 800МГц. Система работает в диапазоне 824894 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ширине полосы каждого канала 30КГц. Диапазон частот 825890 МГц.
45302. Характеристики систем подвижной связи. Стандарт сотовых систем связи (ССС). Пути усовершенствования ССС 45 KB
  Характеристики систем подвижной связи. Стандарт сотовых систем связи ССС. Системы подвижной радиосвязи предназначены для связи между движущимся абонентом и абонентом ТФОП или между двумя движущимися абонентами. Виды систем связи подвижной службы К основным видам ССПС относятся: региональные мобильные системы наземной связи; глобальные мобильные системы спутниковой связи; системы персонального радиовызова СПРВ.
45303. Стандарт GSM: услуги, архитектура, назначение узлов MSC, кодирование и модуляция, интерфейсы, каналы сигнализации и трафика, хэндовер, протоколы, частотный план структура кадров трафика и управления, речевое кодирование 1.08 MB
  Стандарт GSM: услуги архитектура назначение узлов MSC кодирование и модуляция интерфейсы каналы сигнализации и трафика хэндовер протоколы частотный план структура кадров трафика и управления речевое кодирование. Система сотовой связи стандарта GSM. Разработка GSM началась в 1982 году группой из 26 Европейских национальных телефонных компаний. В 1989 году Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов ETSI взял ответственность за дальнейшее развитие GSM.
45304. Стандарт CDMA: услуги, архитектура, кодирование и модуляция, прямые и обратные каналы трафика и управления, хэндовер и управление мощностью, борьба с многолучевостью. Кодирование в прямом и обратном каналах. Достоинства и недостатки CDMA 4.39 MB
  Стандарт CDM: услуги архитектура кодирование и модуляция прямые и обратные каналы трафика и управления хэндовер и управление мощностью борьба с многолучевостью. Достоинства и недостатки CDM. CDM англ. 1995 год коммерческая эксплуатация первой СПС с CDM.
45305. Перспективный план нумерации для ЕСЭ РФ. Отличия нумерации в СПС, нумерация в GSM. Перспективы развития плана нумерации 342.1 KB
  Перспективный план нумерации для ЕСЭ РФ. Отличия нумерации в СПС нумерация в GSM. Перспективы развития плана нумерации. Под системой нумерации понимается совокупность правил позволяющих идентифицировать сети их фрагменты а также вызывающих и вызываемых пользователей.