Поведінка гамма-променів у магнітному полі з Cobra SMARTsense

Схема досліду для вимірювання γ-випромінювання крізь магнітне поле

Випромінювання й радіоактивність часто ототожнюють з атомною енергією. Проте існує багато різних штучних і природних джерел випромінювання. Загалом людина на Землі зазнає дії природного випромінювання, яке, наприклад, як благородний газ радон, потрапляє в організм із повітрям для дихання або з їжею. Якщо людина дістає дозу випромінювання понад природне радіаційне навантаження, це може вкрай шкідливо позначитися на організмі. Щоб краще зрозуміти явище радіоактивності, досліджують різні види випромінювання.

У цьому досліді вивчають, чим поведінка гамма-випромінювання в магнітному полі відрізняється від поведінки альфа- і бета-випромінювання.

Попередні знання

Принцип

Як попередні знання учні мають володіти поняттями «швидкість лічби», «фонова швидкість лічби», а також умінням користуватися лічильником Гейгера-Мюллера. Крім того, учні мають усвідомлювати, що радіоактивність - це природні процеси і що це процеси зі статистичними коливаннями. Також мають бути відомі різні види випромінювання, зокрема те, як поводяться бета-частинки в магнітному полі. Окрім того, мають бути відомі магнітне поле, сили, що виникають у магнітному полі, а також рухомі заряди в магнітному полі.

Поведінку гамма-променів у магнітному полі досліджують, порівнюючи вимірювання з магнітним полем і без нього. Щоб відокремити інші види випромінювання, використовують свинцеву пластину.

Навчальна мета

За допомогою експерименту учні з'ясовують поведінку гамма-променів у магнітному полі.

Завдання

Учні досліджують відхилення гамма-променів у магнітному полі, вимірюючи лічильником Гейгера-Мюллера швидкість лічби для випромінювання крізь магнітне поле і без магнітного поля.

• Свинцева пластина завтовшки 1 мм повністю поглинає β-випромінювання, помітно не послаблюючи γ-випромінювання.

• Оскільки будь-яка незначна зміна геометрії дослідної установки призводить до сильних змін швидкостей лічби, спершу слід виконати вимірювання з відхиляльними магнітами. Під час знімання магнітів небезпека зсунути джерело випромінювання або лічильник значно менша, ніж під час їх закріплення на тримачі пластин.

• Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
  

• Активність використаного джерела випромінювання доволі мала - 3 кБк, проте виймати джерело з контейнера для зберігання слід лише на час виконання досліду.

• Слід дотримуватися загальноприйнятих правил поводження з радіоактивними препаратами згідно з Положенням про радіаційний захист.

Різні види випромінювання в магнітному полі, унаочнені за допомогою камери Вільсона

Крім використання радіоактивності для добування енергії, з радіоактивним випромінюванням стикаються щодня. Кожна людина зазнає природного радіаційного навантаження. Це радіоактивне випромінювання потрапляє в організм, наприклад, з їжею або повітрям для дихання, або ж може походити від радіоактивних матеріалів у гірських породах Землі. Небезпечним воно стає лише тоді, коли випромінювання, дії якого зазнає людина, перевищує природне радіаційне навантаження.

Щоб краще зрозуміти радіоактивність, у цьому експерименті досліджують поведінку гамма-випромінювання в магнітному полі.

1. Запишіть у протокол швидкість лічби, виміряну лічильником Гейгера-Мюллера, для випромінювання крізь магнітне поле і без магнітного поля.
2. Порівняйте й витлумачте результати обох серій вимірювань.

iOS

Android

Windows

• Закріпи відхиляльні магніти за допомогою накатних гвинтів на тримачі пластин. Відстань між магнітами має становити 2 см.
• Постав тримач пластин на монтажну плиту. Середина відхиляльних магнітів має бути точно над серединою кутової шкали.

• Закріпи лічильник Гейгера-Мюллера у тримачі лічильника й постав його на монтажну плиту так, щоб лічильник стояв безпосередньо перед відхиляльними магнітами.
• З'єднай лічильник Гейгера-Мюллера з датчиком.

• Закріпи препарат у тримачі препарату.
• Постав тримач препарату на монтажну поверхню і посунь його так, щоб отвір виходу променів був точно над переднім краєм препарату.

• Постав між лічильником і відхиляльними магнітами свинцеву пластину.
• З'єднай датчик із PHYWE measureAPP: для цього натисни й утримуй кнопку Bluetooth 3 с. Потім у застосунку можна вибрати датчик радіоактивності.

• Запиши п'ять виміряних значень зі встановленим відхиляльним магнітом у перший стовпець таблиці в протоколі (слайд 19).
• Обережно зніми відхиляльні магніти з тримача пластин. Свинцеву пластину знімати не можна - вона екранує бета-промені. Зваж на те, що положення джерела випромінювання і лічильника при цьому не має змінюватися.

• П'ять разів визнач швидкість лічби без відхиляльного магніта і занеси виміряні значення у другий стовпець таблиці (слайд 19).
• Після завершення серій вимірювань поклади джерело випромінювання назад у контейнер.