Исследование анизотропии космического излучения

НА ПОВЕРХНОСИ ЗЕМЛИ

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА ПОЛУРАСПАДА ДОЛГОЖИВУЩЕГО ИЗОТОПА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОНОВ b^– – РАСПАДА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ВНЕШНИЙ ФОТОЭФФЕКТ. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОЭЛЕМЕНТОВ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СЕРИИ БАЛЬМЕРА

В СПЕКТРЕ ИСПУСКАНИЯ ВОДОРОДА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18

ОСНОВЫ ДОЗИМЕТРИИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 21

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА

МЕТОДОМ ЗАДЕРЖИВАЮЩЕГО ПОТЕНЦИАЛА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 22

ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 23

ОПЫТ-ФРАНКА-ГЕРЦА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 27

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ПРОБЕГА a-ЧАСТИЦ В ВОЗДУХЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 29

КАЧЕСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ ИЗЛУЧЕНИЯ КИРХГОФА

 И ЗАКОНА СМЕЩЕНИЯ ВИНА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 35

РОЖДЕНИЕ И РАСПАД Z-БОЗОНОВ

Изучение теплового излучения черного и белого тела при одной температуре

Изучение тонкой структуры спектральных линий

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕРАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В ПОЛУПРОВОДНИКЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКА

ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИСПУСКАНИЯ СВЕТА ПОЛУПРОВОДНИКАМИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА ИЗ МЕТАЛЛА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

МЕТОДОМ КАЛОРИМЕРА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

ИЗУЧЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16

КАЧЕСТВЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СВЕТОФИЛЬТРОВ

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 19

ИЗУЧЕНИЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГИСТЕРЕЗИСА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20

ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА ПЕЛЬТЬЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 24

ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА КОМПТОНА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 25

ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА МЕССБАУЭРА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 26

ИЗУЧЕНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 28

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ФОТОЭЛЕМЕНТА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 30

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ СПОСОБОМ

  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 31

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА

МЕТОДОМ СТОЛЕТОВА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 32

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 33

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

О ТЕМПЕРАТУРЫ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 34

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА

 

Методические указания к выполнению лабораторного практикума

 

РАБОТА № 1

ИЗУЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА ГЕЙГЕРА- МЮЛЛЕРА

Цель работы:

ознакомление с назначением счетчика Гейгера-Мюллера, изучение его устройства и принципа действия, получение счетно-импульсной характеристики.

Литература:

И. В. Савельев. Курс общей физики. Т.3. – М.: Наука. 1982. § 75.

И. В. Савельев. Курс общей физики. Т. 2 – М.: Наука. 1982. § 81-83.

Физический энциклопедический словарь. – М.: Сов. Энциклопедия. 1983. Статьи: Гейгера счетчик, космические лучи.

Приборы и принадлежности:

радиометр типа Р-3, приставка Т-4 со счетчиком Гейгера-Мюллера, секундомер, соль KCl.

Введение

Счетчик Гейгера-Мюллера предназначен для обнаружения и счета ионизирующих частиц, а также для измерения плотности потока частиц (квантов) ионизирующего излучения.

Cчетчик состоит (см. рис. 1) из заполненной газом стеклянной или металлической трубки с цилиндрическим катодом, внутри которого расположен проволочный анод.

Рис. 1. А – анод, К – катод, Г – герметичный корпус, ГН – газ - наполнитель, И – трек ионизирующей частицы.

Работа счетчика Гейгера-Мюллера основана на использовании несамостоятельного газового разряда [2]. Заряженные частицы, образующиеся в ходе ионизации газа-наполнителя, под действием анодного напряжения U_А приходят в движение и вызывают в анодной цепи импульс тока I.  Сила тока при прочих равных условиях зависит от приложенного к счетчику напряжения U_А (общий вид такой зависимости дан на рис. 2.).

Рис. 2. Вольтамперная характеристика газового разряда. U1, U2, U3 так называемые пороги областей насыщения, пропорциональности и области Гейгера

Шесть различных областей в вольтамперной характеристике разряда выделяются в зависимости от относительного вклада (интенсивности) процессов ударной ионизации, рекомбинации, образования электронных и ионных лавин, а также наличием процесса фотоионизации. Важнейшие с практической точки зрения – 3 и 5 области вольтамперной характеристики.

В 3-й области вследствие значительной энергии, которую приобретают при движении к аноду образовавшиеся в счетчике электроны, происходит ударная ионизация атомов газа-наполнителя. Количество электронов и ионов лавинообразно нарастает. Величина импульса тока пропорциональна начальной ионизации, созданной попавшей в объем счетчика ионизирующей частицей. Такой режим называется пропорциональным, он может использоваться для измерения энергии частицы.

В 5-й области при большой энергии, которую приобретают образовавшиеся в счетчике электроны и ионы, существенную роль начинают играть процессы фотоионизации газа. Фотоны, рождающиеся в первичной лавине, вызывают вторичную ионизацию что значительно увеличивает силу тока в цепи счетчика. Поскольку направление движения фотонов не зависит от направления вектора напряженности электрического поля, то разряд не локализуется вместе первичной ионизации, а в течении нескольких микросекунд распространяется по всему аноду. Ток разряда при этом не зависит от энергии ионизующей частицы, а определяется напряжением, приложенным к счетчику. Такой режим работы называется спусковым режимом. В нем обычно работает счетчик Гейгера-Мюллера при измерении числа частиц.

Для того, чтобы счетчик мог регистрировать (детектировать) отдельные ионизирующие частицы, необходимо обеспечить быстрое гашение разряда после пролета каждой из них. Добиться этого можно, включив в цепь счетчика резистор R (см. рис. 1) с большим сопротивлением. При зажигании разряда, ток в цепи счетчика вызывает значительное падение напряжения на R, вследствие чего уменьшается напряжение U_А на аноде. Разряд гаснет, когда анодное напряжение становится недостаточным для его поддержания.

Счетно-импульсная (или просто - счетная) характеристика счетчика Гейгера-Мюллера указывает соотношение между числом импульсов – N в единицу времени и анодным напряжением при неизменном потоке внешнего ионизирующего излучения.

Рис. 3. Примерный ход счетной характеристики. 1, 2, 3 — области пропорционального, спускового режима и режима самостоятельного разряда, соответственно. U1 и U2 начало и конец горизонтального участка — плато характеристики.

Рабочий участок характеристики описывается параметром S, который называется крутизной. По определению крутизна S равна:

;

где n₂ и n₁— скорость счета при напряжениях U₁ и U₂.