Зворотне розсіювання бета-променів з Cobra SMARTsense

Схема досліду зі зворотного розсіювання

β-частинки відхиляються через свій заряд, коли вступають у взаємодію з електричними полями електронної оболонки або ядра речовини, крізь яку проходить випромінювання. Зворотне розсіювання має місце тоді, коли кут розсіювання більший за 90°.
Швидкість зворотного розсіювання залежить насамперед від зарядового числа ядра Z матеріалу зворотного розсіювання. На атомах з великим зарядовим числом ядра розсіювання відбувається з більшими кутами розсіювання і з меншою втратою енергії. Коефіцієнт зворотного розсіювання R приблизно пропорційний кореню із зарядового числа ядра Z.

Попередні знання

Як попередні знання учні мають володіти поняттями швидкість лічби, фонова швидкість лічби, розсіювання, а також умінням поводитися з лічильником Гейгера-Мюллера. Крім того, їм мають бути відомі різні види випромінювання з їхніми властивостями. Для тлумачення досліду має бути відома будова різних речовин (модель частинок).

Принцип

Досліджують інтенсивність зворотного розсіювання β-променів залежно від різних матеріалів.

Навчальна мета

За допомогою досліду учні визначають залежність інтенсивності зворотного розсіювання від використаного матеріалу.

Завдання

Учні досліджують зворотне розсіювання бета-променів, реєструючи на різних матеріалах швидкість розсіювання за допомогою лічильника Гейгера-Мюллера.

• Оскільки в цьому досліді вже незначні зміни відстані спричиняють помітні зміни швидкості лічби, слід стежити за тим, щоб під час заміни пластин зворотного розсіювання лічильник, джерело випромінювання і тримач пластин не зрушувалися.
• Щоб обмежити вплив випромінювання, яке потрапляє на лічильник безпосередньо від джерела випромінювання, і без екранувальних заходів, рекомендовано вибирати кут падіння і кут відбивання не більшими за 40°, а відстань до пластин зворотного розсіювання - близько 2 см.
• Шар захисного лаку на свинцевій пластині вже сам призводить до незначного зменшення швидкості зворотного розсіювання через поглинання.

• Активність використаного джерела випромінювання доволі мала - 3 кБк, проте виймати джерело з контейнера для зберігання слід лише на час виконання досліду.
• Треба дотримуватися загальнообов'язкових правил поводження з радіоактивними препаратами згідно з Положенням про радіаційний захист.
• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Будильник із циферблатом, що світиться в темряві

Радій - радіоактивний елемент, який випромінює α- і β-промені. Його відкрили на початку 1900-х років і змішували з фарбою, щоб виготовляти циферблати для годинників чи кабін літаків, які світяться в темряві. 1925 року група малярок, які працювали з цією фарбою, подала позов, бо через роботу з радієм зазнала шкоди для здоров'я. Але чи наражається на небезпеку кожен, хто носить годинник із радієвою фарбою на циферблаті?

Щоб використовувати радіоактивні елементи, важливо знати, як можна екранувати випромінювання. У цьому досліді досліджують, які матеріали зворотно розсіюють β-промені і для яких із них інтенсивність зворотно розсіяного випромінювання найбільша.

• Запротоколюй швидкості зворотного розсіювання β-випромінювання на різних матеріалах за допомогою детектора Гейгера-Мюллера.
• Поясни швидкості зворотного розсіювання для різних матеріалів.
• Поясни фізичний процес зворотного розсіювання.

iOS

Android

Windows

Монтаж лічильника Гейгера-Мюллера

• Установи тримач пластин на нульову позначку монтажної плити.
• Затисни лічильник Гейгера-Мюллера в тримачі лічильника, установи його на поділку 30° кутової шкали монтажної плити, посунь його до тримача пластин приблизно на 2 см.

З'єднання лічильника Гейгера-Мюллера з датчиком

• З'єднай датчик із застосунком PHYWE Measure App, утримуючи кнопку Bluetooth 3 с. Після цього в застосунку можна вибрати датчик радіоактивності.
• Спершу запиши три виміряні значення фонової швидкості лічби в таблицю (слайд 17).

Монтаж зразка

• Затисни препарат у тримачі препарату.
• Установи тримач препарату на монтажну поверхню, постав його на поділку 30° кутової шкали монтажної плити, посунь його до тримача пластин приблизно на 2 см.

Схема досліду з екранування

• Встав плексигласову пластину в тримач пластин. Зваж на те, щоб при цьому не змінилася відстань між тримачем пластин, джерелом випромінювання і лічильником.
• Визнач три виміряні значення швидкості зворотного розсіювання і запиши в таблицю (слайд 17).

Залежність від поглинального матеріалу

• Повтори вимірювання з різними поглинальними матеріалами і запиши виміряні значення в таблицю (слайд 17).
• Після завершення серій вимірювань поклади джерело випромінювання назад у контейнер для зберігання.

2. Порівняй упорядковані за швидкістю матеріали з густинами з таблиці. Знайди можливі причини зворотного розсіювання. Потім опрацюй текст із пропусками на наступному слайді.

Густини випробуваних матеріалів