Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Вивчення природної радіоактивності
Мета роботи: вивчення закономірностей радіоактивного розпаду і визначення періоду напіврозпаду довгоживучого ізотопу. Прилади та обладнання: демонстраційний лічильник Гейгера-Мюллера зі свинцевою коміркою для детектора, картонні кювети для ізотопу, випрямляч ВУП-2, хлористий калій (КСl) у вигляді порошку, лічильний прилад ПС-100 або аналогічного типу, секундомір, терези аналітичні ВЛА-200, головні телефони.
Теоретичні відомості В 1896 році французький фізик А.Беккерель, вивчаючи люмінесценцію різних речовин, виявив, що солі урану самовільно (спонтанно) висилають промені без попереднього опромінення зразка. В подальшому роботами П’єра та Марі Кюрі був виявлений ряд інших речовин, які мають подібні властивості, і встановлено, що випромінюються частинки та електромагнітні хвилі. Це явище отримало назву радіоактивність, під чим на сучасному етапі розвитку фізики розуміють самовільне перетворення одних ядер в інші, що супроводжується висиланням частинок та гамма-квантів. Таких перетворень зазнають лише нестійкі, нестабільні ядра. Радіоактивність, яка спостерігається в ядер, що існують в природних умовах, називається природною, а отримана шляхом ядерних реакцій – штучною. Оскільки процес розпаду відбувається в глибині атома (в його ядрі), то природа штучної та природної радіоактивності принципово не відрізняється. Різниця полягає лише в способі перетворення: природному чи штучному. Відповідно, в обох випадках будуть однакові закономірності перетворень. Вивчення радіоактивності в магнітному полі показало, що його випромінювання складається з трьох компонент (рис. 1): · α-промені − потік ядер гелію He, тобто потік позитивно заряджених частинок з малою проникною здатністю та значною іонізуючою здатністю;
· β-промені − потік негативно заряджених частинок (точніше, електронів або їх античастинок − позитронів) з більшою проникаючою здатністю; · γ-промені − потік квантів електромагнітного випромінювання з довжиною хвилі від 1 до 0,001 Ǻ, які мають найбільшу проникаючу здатність найменшу іонізуючу здатність, у порівнянні з α-променями. До основних законів радіоактивного розпаду відносяться наступні. Зміна числа радіоактивних ядер з часом. Кожне ядро радіоактивної речовини, яке розпадається, перетворюється незалежно одне від одного. Отже, число dN ядер, що розпалися, буде тим більше, чим більший проміжок часу dt та число N ядер, які містяться в шматку речовини, тобто пропорційне цим останнім величинам:
, (1) де − коефіцієнт пропорційності, названий сталою розпаду, що за своїм фізичним змістом визначає ймовірність розпаду даного типу ядер за одиницю часу; знак мінус у формулі говорить про те, що число радіоактивних ядер з часом зменшується. Вираз (1) є законом радіоактивного розпаду в диференціальній формі. Вона не завжди є зручною для практичного застосування. Проінтегрувавши (1) з використанням початкових умов, отримаємо цей закон в інтегральній формі: , (2) де − початкова кількість ядер радіоактивної речовини; Закон формулюється наступним чином: число радіоактивних ядер, що не розпалися, зменшується з часом за експонентою. Час, протягом якого розпадається половина початкової кількості ядер (), називається періодом напіврозпадуТ. Тоді з (2) маємо , звідки , або . (3)
Величина , обернена до сталої розпаду, , (4) називається середнім часом життя радіоактивного ядра. Його фізичний зміст випливає з (4), − це час, протягом якого відбувається розпад одного ядра. Зміна з часом числа ядер, що розпалися. Виразимоз формули (1) швидкість розпаду , отримаємо: . (5) Цю величину позначають А і називають активністю. () Вона являє собою кількість розпадів за одиницю часу. Одиницею активності у системі СІ є Бекерель (1 Бк = 1 розп./с.). Часто використовують несистемну одиницю активності Кюрі (1 кюрі = розпадів/с). Диференціюючи (2), отримаємо, що й число ядер, які розпалися, змінюється з часом за експонентою: , тобто , (6) Цю формулу иожна записати через період напіврозпаду Т . (7) Статистичний характер радіоактивного розпаду. Ми не можемо сказати, коли саме розпадається те чи інше ядро одного і того ж хімічного елемента, але можемо стверджувати, з якою ймовірністю воно розпадається за той чи інший проміжок часу. Отже, радіоактивний розпад − явище статистичне. Звідси слідує, що закон (2) строго виконується, коли N дуже велике. При невеликих N спостерігаються флуктуації (відхилення) від закону.
Визначення однієї з основних характеристик радіоактивного розпаду − періоду Т − залежить від його величини. Так для недовго існуючих ізотопів Т отримують шляхом зняття кривої розпаду (див. роб. №11). В даній роботі визначається Т ізотопу, що має дуже велике значення (Т може становити тисячоліття). Метод його обчислення принципово інший.
За наявності препарату з відомою кількістю атомів речовини (досліджуваного радіоактивного ізотопу) задача визначення Т зводиться до визначення активності А препарату. Дійсно, якщо період напіврозпаду Т великий, то активність протягом досліду можна вважати сталою. Підставимо у (3) сталу розпаду λ з формули () величина сталої розпаду . (8) Отже, для визначення періоду напіврозпаду довгоживучого ізотопу необхідно виміряти довільним способом активність препарату А та визначити число радіоактивних ядер N досліджуваного зразка. В даній роботі вивчається ізотоп калію . Препарат виготовляється із солі , що за зовнішнім виглядом схожа на звичайну кухонну сіль. Активність А або кількість розпадів за одиницю часу (1 хвилину) визначається за допомогою лічильника Гейгера-Мюллера. Підрахунок числа N радіоактивних ядер (атомів) в препараті здійснюється наступним чином. В масі солі, виходячи з хімічного складу, знаходиться 53 % природної суміші ізотопів калію, причому на долю радіоактивного припадає 0,0119 %. Відповідно, маса останнього (9) Число молів досліджуваного ізотопу (якщо вимірюється в грамах) буде ; при цьому в кожному з молів міститься атомів (число Авогадро). Тоді шукане . (10) Підставивши значення А та N в (8), отримують період напіврозпаду довгоживучого ізотопу.
Правила техніки безпеки В роботі необхідно виконувати правила електробезпеки (розділ 1, §3).
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 312; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.146.237 (0.009 с.) |