ĆWICZENIE LABORATORYJNE Z FIZYKI
ĆWICZENIE NR. 9
TEMAT: WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI LICZNIKA Gaigera-Müllera
mł. asp. Tchórzewski Michał mł. asp. Widuch Jacek		ZSI 26 Pluton 2
Data:	Ocena:

Właściwości Promieniowania αβγ

Promieniotwórczość obserwuje się u pierwiastków ciężkich, znajdujących się przy końcu układu okresowego pierwiastków. Nie zależy ona od warunków zewnętrznych: oświetlenia, ciśnienia temperatury. Oznacza to, że promieniotwórczość jest wewnętrzną właściwością atomów pierwiastka promieniotwórczego. Promienie α bardzo silnie jonizują metale dlatego ich zasięg w powietrzu jest bardzo mały i wynosi kilka centymetrów.

W tkance żywej zasięg wynosi 100µm, ale na tej głębokości tkanka jest bardzo silnie zniszczona. Promieniowanie α jest nieszkodliwe dla organizmów żywych wtedy gdy preparat promieniotwórczy znajduje się na zewnątrz organizmu, ponieważ promienie te zatrzymywane są przez naskórek, natomiast jest wyjątkowo szkodliwe gdy preparat dostanie się do wnętrza organizmu drogą oddechową lub pokarmową.

Promienie odchylają się w polu elektrycznym i magnetycznym ponieważ mają ładunek dodatni i zaczerniają kliszę fotograficzną.

Podczas rozpadu αpierwiastek promieniotwórczy przekształca się w inny pierwiastek, który liczbę atomową o dwie jednostki, a liczbę masową o cztery jednostki mniejszą niż pierwiastek wyjściowy.

A A- 4

X Y +He

Z Z- 2

Promieniowanie β są strumieniem elektronów poruszających się od małych prędkości do prędkości bliskich prędkości światła, słabiej jonizują materię niż promienie α dlatego posiadają większy zasięg w powietrzu do kilkudziesięciu metrów. Przenikają przez tkankę żywą i przez cienką folię metalową. Są odchylane w polu elektrycznym i magnetycznym. Przy rozpadzie β‾ ładunek jądra powiększa się o jeden i promieniotwórczy pierwiastek przekształca się w pierwiastek o liczbie atomowej o jeden większej, od pierwiastka wyjściowego i o tej samej liczbie masowej. Natomiast przy rozpadzie β⁺ liczba atomowa zmniejsza się o jeden a liczba masowa pozostaje bez zmian.

A 0 A 0 A 0 A 0

X → e + Y β‾ = e , X → e + β⁺ = e

Z -1 Z + 1 -1 Z +1 Z - 1 +1

Promienie γ są to fale elektromagnetyczne krótsze od fal promieniowania rentgenowskiego.

W czasie promieniowania γ jądro nie ulega przemianie lecz pozbywa się nadmiaru energii. Promienie γ jonizują materię znacznie słabiej niż β dlatego ich zasięg w powietrzu jest większy i wynosi kilkadziesiąt kilometrów. Zatrzymywane są dopiero przez bloki ołowiu, natrafiając na tkankę żywą całkowicie ją przenikają. Nie odchylają się w polu magnetycznym ani elektrycznym.

Zasada działania licznika Geigera Müllera

Cykliczny kondensator, w którym elektrodą wewnętrzną jest cienki pręcik a zewnętrzną walec, zamknięty jest w szklanym naczyniu wypełnionym gazem pod ciśnieniem od 13 - 27 kPa.

Do elektrod poprzez opornik przyłożone jest wysokie napięcie o wartości od 300 - 1000 V.

W momencie pojawienia się cząstki promieniotwórczej pomiędzy elektrodami następuje zjonizowanie gazu co powoduje pojawienie się wyładowań w liczniku. W czasie spadku napięcia w oporniku, które powodowane jest przez wyładowanie w kondensatorze walcowym następuje odseparowanie napięcia od drugiego kondensatora i wywołanie impulsu elektrycznego na drodze do wzmacniacza. Impulsy te są przekazywane do urządzeń liczących i zapisujących.

Przy za niskim napięciu zasilania, nie wszystkie cząsteczki promieniowania będą rejestrowane przez układ. Przy za wysokim napięciu na wskutek silnego pola elektrycznego następują samoistne jonizacje gazu co powoduje dodatkowe zliczanie nie związane z promieniowaniem. Zależność liczby rejestrowanych impulsów N od przyłożonego do elektrod napięcia U nazywamy charakterystyką licznika. Minimalną wartość napięcia przy, której licznik zaczyna rejestrować cząsteczki nazywa się napięciem progu Geigera Up. Dalsze zwiększanie napięcia powoduje proporcjonalny wzrost wzrost ilości rejestrowanych cząsteczek, aż do punktu, w którym zaczyna się „PLATEAU” licznika „A” (Jest to obszar, w którym liczba zliczeń nie zależy od napięcia) Jako napięcie pracy sądy „Upr” przyjmuje się napięcie na środku plateau. W następnym obszarze „B” charakterystyka ilości zliczonych impulsów zaczyna szybko rosnąć wraz z napięciem. Jest to niebezpieczny obszar dla pracy sądy.

Wykonanie ćwiczenia

1.Ustawienie na zasilaczu wysokiego napięcia zasilania sądy 290V.

2.Zanotowanie napięcia w tabelce.

3.Uruchamianie licznika przyciskiem start. Czas trwania pomiaru jest ustawiony na zegarze, który automatycznie po jego upływie przerywa pomiar, co jest sygnalizowane zgaśnięciem czerwonej lampki nad przyciskiem start. Czas trwania impulsu zliczającego jest ustawiony na 40s.

4. Po zakończeniu pomiaru w rubryce obok zanotowanego napięcia odnotowano liczbę zliczeń wyświetlonych na przyrządzie pomiarowym.

5.Zwiększono napięcie o 10V na zasilaczu wysokiego napięcia zasilania sądy.

6.Czynności od 2 - 5 powtarzano podnosząc za każdym razem wysokie napięcie zasilania sondy o 10V aż do uzyskania napięcia ok. 900V (wartość maksymalna napięcia przy której liczba impulsów wzrasta trzykrotnie od średniej wartości U_pr )

Opracowanie wyników

1.Wpisanie do tabeli napięcia pomiaru (2) oraz zliczonych impulsów (3).

2.Obliczenie błędów zliczeń według wzoru ∆N_n = √N_n gdzie n jest numerem pomiaru.

3. Sporządzono charakterystykę licznika z uwzględnieniem błędów ΔN_n .

4. Zaznaczono na wykresie i w tabeli (5) charakterystyczne punkty i określono położenie plateau.

5. Wyznaczono napięcie pracy sondy.

6. Opisanie wyników z przebiegu ćwiczenia.

TABELA POMIARÓW

Czas jednego pomiaru wynosi 40 s.

ΔN_n = √N_n n - numer pomiaru.

1. Lp	2. U[V]	3. N	4. ∆N	5. Uwagi !
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59	290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870	0 0 107 352 392 430 383 380 374 636 794 862 868 819 810 850 746 870 851 884 862 907 798 820 900 868 854 818 876 778 891 924 927 932 895 935 850 828 819 981 931 957 1006 866 965 989 921 1002 995 926 994 1216 1110 1193 1487 1884 2082 2875 3013	0 0 10 19 20 21 20 19 19 25 28 29 29 29 28 29 28 29 29 30 29 30 28 29 30 29 29 28 30 28 30 30 30 31 30 31 29 29 29 31 31 31 32 29 31 31 30 32 32 30 32 35 33 35 39 43 46 54 55

Następnym etapem ćwiczenia było zbadanie jaki wpływ ma tem. czynnika na współczynnik załamania.

W tym celu podgrzano wodę do tem. 56°C.

Wykonano 11 pomiarów współczynnika załamania światła ogrzewając za każdym razem czynnik o 3°C.

Wyniki tych pomiarów przedstawia poniższa tabela i wykres.

Woda	1,333	1,3325	1,332	1,332	1,3315	1,331	1,3305	1,330	1,3295	1,329		1,3285
Tem.	26°C	29°C	32°C	35°C	38°C	41°C	44°C	47°C	50°C	53°C		56°C

Δn = 0,045

Δt = 30˚C

Z powyższej tabeli i wykresu wynika, że im wyższa temperatura czynnika tym mniejszy współczynnik załamania światła.

Znając współczynnik załamania dla danych ośrodków możemy dla nich wyznaczyć kąt graniczny.

Korzystając z prawa Snella mamy.

Sin П/2

= n

sinβgr

1 1

= n sinβgr =

sinβgr n

1

βgr = avc sin

n

kąt graniczny dla :

-wody βgr =

-denaturatu βgr =

-gliceryny βgr =

-oleju 1 βgr =

-oleju 2 βgr =

---