Порядок выполнения работы. ОСОБЫЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ: избегать прикосновения к счетчику и подходящим к нему

ОСОБЫЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ: избегать прикосновения к счетчику и подходящим к нему проводам, поскольку напряжение питания счетчика составляет несколько сотен вольт; радиоактивный препарат должен храниться в свинцовом домике и извлекаться из него лишь на время измерений; по окончании измерений тщательно вымыть руки.

1). Подготовить установку к работе. Для этого:

- подключить ее к электросети 220 В;

- установить переключатель полярности сигнала в положение +;

- выбрать режим счета 1:1 и нажав клавишу «ПУСК», включить прибор;

- нажав клавишу «СБРОС», обнулить показания индикаторных ламп, приведя тем самым прибор в состояние готовности к измерениям.

Переключатели 2 служат (слева направо): «ВЫКЛ» - для включения/выключения прибора, «СБРОС» - для сброса показаний индикаторных ламп и возвращения их в нулевое положение, «ПУСК» и «СТОП» - для начала счета и его остановки, «50 Гц» - для проверки работоспособности прибора, «1:1» и «1:5» - для изменения скорости счета. Газовый счетчик размещен в выносном блоке 4.

2). Измерить радиационный фон, регистрируемый счетчиком в отсутствие радиоактивного препарата. Для этого одновременно включить счетное устройство, нажав кнопку «ПУСК», и секундомер и накапливать импульсы на протяжении некоторого отрезка времени (обычно 3-5 минут). Результат занести в таблицу.

3). Поместить радиоактивный препарат на выносной блок с расположенным внутри его счетчиком и определить число импульсов (обычно за 2-3 минуты). Проделать измерения, поочередно помещая между препаратом и счетчиком алюминиевые пластины заданной толщины δ. Для повышения точности измерений, время накопления импульсов можно увеличивать по мере увеличения толщины пластин. Результаты измерений занести в таблицу.

4). На основании результатов измерений построить графики зависимостей числа зарегистрированных в единицу времени импульсов от толщины алюминиевых пластин в координатах [N, δ] и [ln(N-N_ф), δ].

5). По графику [ln(N-N_ф), δ] определить максимальную глубину проникновения β-частиц в материал δ_макс.

6). По эмпирической формуле (4) рассчитать максимальную энергию β-частиц; рассчитать максимальную скорость β-частиц по формулам ньютоновской и релятивистской механики.

Таблица. Результаты эксперимента по поглощению β-частиц алюминием.

№ опыта	Толщина алюминиевой пластины, (мм)	Время измере-ний, (мин)	Число импуль-сов	Скорость счета N, (имп./мин)	ln(N-Nф)
	0 (фон)
	0,1
	0,2
	0,5
	1,0
	1,5
	2,0

Контрольные вопросы.

1. Описать основные процессы, проходящие при разных типах радиоактивного распада. Сформулировать правила смещения при радиоактивном распаде.

2. Каковы основные характеристики α и β-частиц?

3. Изобразить шкалу электромагнитных колебаний, указав на ней область γ-излучения.

4. Как квантование энергии ядер проявляется при радиоактивном распаде?

5. Получить формулу для числа ядер радиоактивного элемента в зависимости от времени и формулу для периода полураспада. Пояснить физический смысл входящих в формулы величин.

6. Получить формулы для расчета скорости β-частиц по их кинетической энергии в классической и релятивистской механике.

Литература:

1. Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики. – М.: Высшая школа, 1970.

2. Корсунский М.И. Оптика. строение атома, атомное ядро. – М.; Наука, 1967.

3. Детлаф А. А. , Яворский Б. М. Курс физики: Учебн. пособие для втузов. - М.: Высшая школа, 1989.

4. Абрамов А.И. Основы экспериментальных методов ядерной физики. – М.: Атомиздат, 1977.

5. Жуковский. Практикум по ядерной физике. – М.; Высшая школа. 1975.

6. Лабораторный практикум по физике: Под ред. А. С. Ахматова – М.: Высшая школа, 1980.

Приложения

ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Основной задачей при проведении любого физического эксперимента является измерение различных физических величин. Измерение физической величины заключается в сравнении её с однородной физической величиной, принятой за единицу меры. За единицу меры длины, например, принят 1 метр, массы - 1 килограмм, силы тока - 1 Ампер и т.д.

При измерениях физических величин пользуются не самими эталонами физических величин, а измерительными приборами, которые тем или иным способом сверены с эталонами, хранящимися в государственных метрологических учреждениях. Это относится к приборам, с помощью которых измеряют длину (линейки, штангенциркули, микрометры), время (часы, секундомеры), массу (различного рода весы, гири), а также к электроизмерительным приборам (амперметры, вольтметры).

Сравнение измерительных приборов и инструментов с эталонами всегда сопровождается неточностью в их калибровке. Например, длина метровой линейки не совпадает с международным метром. Тут сказывается и несовершенство технологии изготовления линеек, и изменение длины линейки с изменением температуры и многое другое. Ясно поэтому, что с помощью измерительных приборов невозможно провести абсолютно точные измерения, т.е. установить истинное значение измеряемой величины. Результат измерения будет в большей или меньшей степени отличаться от истинного значения или, как принято говорить, будет содержать погрешность.

Приборные погрешности, о которых говорилось выше, принципиально неустранимы. Однако они являются лишь одним из видов погрешностей измерений. Кроме того, на результат измерения может оказать влияние множество различных внешних факторов (электрические и магнитные поля, вибрации, колебания температуры среды, давления, влажности и т.д.), несовершенство органов чувств, а также ограниченный характер наших знаний.

Таким образом, никакие измерения не могут быть выполнены абсолютно точно. Отличие результата измерения от истинного значения ведет к следующему правилу, обязательное выполнение которого лежит в основе профессиональной культуры каждого инженера.

Численное значение полученной из опыта физической величины должно обязательно сопровождаться указанием величины возможной ошибки.

Например, результат измерения некоторой величины X должен быть представлен в виде

Х_ист = Х_изм ± ∆Х,

где Х_ист и Х_изм – соответственно, истинное и измеренное значения физической величины; ∆Х - погрешность измерения. Такая запись означает, что истинное значение величины заключено внутри интервала (Х_изм - ∆Х; Х_изм + ∆Х). Без подобной информации о точности измерения его результат может потерять свою ценность при проведении дальнейших расчётов для тех или иных практических целей или для проверки теоретических выводов и т.п.

Итак, в задачу любого измерения входит не только нахождение самой величины, но и определение величины возможной погрешности. Методы их расчёта и способы их уменьшения изучает теория погрешностей. Ниже будут кратко рассмотрены некоторые положения этой теории, позволяющие проводить элементарные оценки погрешностей.