Інформація для вчителів
Застосування
Радіоактивні матеріали з часом розпадаються. Тому їхня активність із часом зменшується. Характерною величиною для цього є період напіврозпаду відповідного матеріалу.
Цей дослід досліджує перебіг розпаду ізотопів урану-протактинію і визначає їхній період напіврозпаду.
Схема досліду
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Принцип
Для одержання короткоживучих радіонуклідів застосовують ізотопні генератори, у яких материнська речовина з великим періодом напіврозпаду розпадається, і при цьому утворюються радіоактивні дочірні ядра з малим періодом напіврозпаду. Належним заходом дочірні ядра відокремлюють від материнських, і тоді вони придатні для застосування.
У використаному в досліді уран-протактинієвому ізотопному генераторі внаслідок розпаду ядер U-238 спочатку утворюються ядра Th-243, а в наступному процесі - ядра Pa-243, які через β⁻-процес перетворюються на довгоживучі ядра Th-230. Утворене при цьому β-випромінювання проходить крізь пластмасовий контейнер ізотопного генератора, і його можна виміряти.
Для виділення короткоживучого продукту розпаду використовують те, що атоми протактинію розчиняються в питомо легшому органічному розчиннику і тому після енергійного струшування контейнера збираються у його верхній частині.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Завдання
Учні мають набути знань про експоненційний закон радіоактивного розпаду і розвинути розуміння значення періоду напіврозпаду.
- Дослідження інтенсивності випромінювання джерела випромінювання за різні проміжки часу.
- Визначення періоду напіврозпаду.
Інформація для учнів
Мотивація
Радіоактивність - явище, яке трапляється всюди в природі. Це показує використаний у цьому досліді лічильник Гейгера-Мюллера, чутливий до присутності всіх видів радіоактивного випромінювання і застосовуваний для вимірювання інтенсивності випромінювання.
Радіоактивні матеріали можуть випромінювати дуже довго і загрожувати своєму оточенню. Цей дослід досліджує поведінку урану протягом певного проміжку часу.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Штативний затискач для малих корпусів, довжина гвинта 16 мм | 02043-10 | 1 | 2 | Тримач із затискачем для демонстраційної дошки | 02164-00 | 1 | 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., l = 100 мм, d = 10 мм | 02030-00 | 1 | 4 | Тримач лічильника, магнітний | 09201-00 | 1 | 5 | Опорна площадка, магнітна | 02155-00 | 1 | 6 | Лічильник Гейгера-Мюллера, тип Б | 09005-00 | 1 | 7 | Лічильний прилад Гейгера-Мюллера | 13609-99 | 1 | 8 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 | 9 | Ізотопний генератор Cs-137, 370 кБк | 09047-60 | 1 |
|---|
Складання
- Складання досліду виконують згідно з рис. 1.
- Ізотопний генератор, не струшуючи, вийняти з контейнера і поставити на опорну площадку, встановлену на демонстраційній дошці.
- Тримач лічильника з лічильником без захисного ковпачка обережно підсунути згори до ізотопного генератора настільки, щоб вікно лічильника опинилося прямо над пластмасовою кришкою ізотопного генератора.
Рисунок 1
Виконання
Частина 1: Вимірювання фонової швидкості лічби
- Вибрати час вимірювання 60 с і тричі визначити фонову швидкість лічби; виміряні значення занести до таблиці 1.
Частина 2: Вимірювання для визначення періоду напіврозпаду
- Вибрати автоматичне задання часу «Auto/10s».
- Зняти ізотопний генератор з опорної площадки і кілька разів енергійно струснути; після цього знову поставити його на опорну площадку в те саме положення.
- Приблизно через 30 с почати вимірювання; швидкості лічби заносити до таблиці 2. Загальний час вимірювання має становити близько 6 хвилин. Після завершення серії вимірювань поставити ізотопний генератор назад у захисний контейнер і знову надіти захисний ковпачок на лічильник.
Протокол
Таблиця 1
0: g:
Вимірювання 1
Вимірювання 2
Вимірювання 3
Середнє значення
0: g:
0: g:
0: g:
Таблиця 2
Таблиця 1
Час [с]
10
20
30
40
50
60
Час [с]
70
80
90
100
110
120
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
Таблиця 2 (частина 2)
Таблиця 1 (частина 2)
Час [с]
130
140
150
160
170
180
Час [с]
180
200
210
220
230
240
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
Таблиця 2 (частина 3)
Таблиця 1 (частина 3)
Час [с]
250
260
270
280
290
300
Час [с]
310
320
330
340
350
360
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
Завдання 1
Побудуй графік скоригованих швидкостей лічби як функції часу t.
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Який період напіврозпаду можна обчислити?
0: g:
= с