Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Поверхні металів часто вкривають шарами лаку або пластмаси для захисту від корозії чи для покращення їхнього вигляду. Для контролю або вимірювання товщини шарів у таких двошарових системах особливо добре підходить метод зворотного розсіювання β-променів, якщо поглинальні властивості обох речовин помітно відрізняються.
У цьому досліді, зокрема, показано, що швидкість лічби зворотно розсіяних β-променів зменшується, якщо на свинцеву пластину покласти тонкі шари алюмінію або паперу як матеріал зворотного розсіювання. За залежністю зворотно розсіяної інтенсивності від товщини шару покривного матеріалу можна визначити невідомі товщини шарів.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Принцип
Учні мають бути обізнані з поняттям -випромінювання.
β-промені відхиляються від свого напрямку в кулонівському полі атомів, віддаючи при цьому частину своєї енергії матеріалу розсіювання. Зворотне розсіювання залежить від енергії випромінювання, атомного номера і товщини матеріалу зворотного розсіювання. Якщо пластину зворотного розсіювання вкрити шаром іншого матеріалу з меншою густиною або нижчим атомним номером, то в покривному шарі послаблюються за інтенсивністю насамперед ті β-промені, які втратили частину своєї енергії під час процесу зворотного розсіювання. Тому зворотне розсіювання зі зростанням товщини шару спадає до значення насичення. Його досягнуто тоді, коли товщина шару приблизно дорівнює половині пробігу β-променів у цьому матеріалі.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Завдання
Мета досліду - ознайомитися з галузями застосування -випромінювання. У цьому випадку - з визначенням товщини поверхневих шарів.
- Дослідження характеру зворотного розсіювання -випромінювання для різних матеріалів.
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.
Поверхні металів часто вкривають шарами лаку або пластмаси для захисту від корозії чи для покращення їхнього вигляду. Для контролю або вимірювання товщини шарів застосовують метод зворотного розсіювання β-променів.
У цьому досліді, зокрема, досліджують поведінку β-променів при зворотному розсіюванні.
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 | Тримач препарату, магнітний | 09202-00 | 1 | 6 | Тримач пластин, магнітний | 09203-00 | 1 | 7 | Лічильник Гейгера-Мюллера, тип Б | 09005-00 | 1 | 8 | Лічильний прилад Гейгера-Мюллера | 13609-99 | 1 | 9 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 | 10 | Поглинальний матеріал | 09014-03 | 1 | 11 | Набір навчальних радіоактивних джерел, 267 кБк | 09047-40 | 1 | 12 | Штангенциркуль із ноніусом | 03010-00 | 1 |
|---|
Складання
- Складання досліду виконують згідно з рис. 1.
- Джерело випромінювання Sr-90 закріпити в тримачі препарату, а лічильник без захисного ковпачка - у тримачі лічильника; обидва згідно з рис. 1 установити на демонстраційну дошку так, щоб отвір виходу випромінювання і вікно лічильника були спрямовані вниз, а їхні осі утворювали кут близько 90°.
- Тримач пластин установити на демонстраційну дошку так, щоб його відстань до джерела випромінювання і до лічильника становила приблизно 2 см.
Рисунок 1
Виконання (1/2)
- Вибрати час вимірювання 60 с.
Дослід 1
- Визначити швидкість лічби (без пластини зворотного розсіювання).
- По черзі класти на тримач пластин пластини однакової товщини 1 мм із плексигласу, гетинаксу, алюмінію, заліза і свинцю, визначати швидкості лічби Z і заносити виміряні значення до таблиці 1.
Виконання (2/2)
Дослід 2
- По черзі класти на свинцеву пластину алюмінієві пластини товщиною, зазначеною в таблиці 2, і для кожної товщини пластини визначати швидкість лічби Z; різницю швидкостей лічби () заносити до таблиці 2.
- Покласти алюмінієву пластину, товщину якої заздалегідь не визначають, і визначити швидкість лічби та різницю швидкостей лічби.
- З карток для картотеки виготовити 10 картонних смужок розміром 50 мм x 100 мм, їхню товщину визначити за допомогою штангенциркуля; щоб зменшити похибку вимірювання, визначати товщину 10 картонних смужок разом.
- Для 2, 4, 6, 8 і 10 картонних смужок визначити швидкості зворотного розсіювання і записати різницю швидкостей лічби. Покласти на свинцеву пластину картонну смужку невідомої товщини з іншого матеріалу, визначити швидкість зворотного розсіювання і записати різницю швидкостей лічби. Після завершення досліду покласти джерело випромінювання назад у контейнер і знову надіти захисний ковпачок на лічильник.
Протокол
Таблиця 1
Матеріал зворотного розсіювання
Плексиглас
Гетинакс
Алюміній
Залізо
Свинець
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
0: g:
Таблиця 2 (алюміній)
Товщина шару d [мм]
0
0,3
0,5
0,8
1
невідома
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 (картон)
Кількість n (товщина однієї смужки d = 0,25 мм )
0
2
4
6
8
10
невідома
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
Питання
Питання
Завдання 2
Побудуй графік швидкості зворотного розсіювання залежно від товщини покривних шарів.
