Laboratorium fizyki CMF PŁ

dzień _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ godzina _ _ _ _ _ _ _ _ _ grupa _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

wydział _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

semestr _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ rok akademicki _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

kod ćwiczenia tytuł ćwiczenia

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ocena _____

WSTĘP

Elektrony, ze względu na swoją mała masę i fakt posiadania ładunku elektrycznego, łatwo oddziałują z materią. Przechodząc przez próbkę substancji są pochłaniane i rozpraszane na kilka sposobów:

- sprężyste zderzenia z elektronami związanymi z atomem

- niesprężyste zderzenia z elektronem walencyjnym

- sprężyste zderzenie z jądrem atomowy

- hamowanie w polu elektrycznym atomu

Źródłem strumienie elektronów mogą być procesy naturalne, jak na przykład:

- rozpad jądrowy β,

- promieniowanie kosmiczne.

Cząstki mają taką samą masę jak elektron, ale ładunek dodatni. W związku z tym rozpad β można podzielić na:

- rozpad β^-

- rozpad β⁺

- wychwyty elektronu

CEL ĆWICZENIA

W doświadczeniu wyznaczymy współczynniki pochłaniania elektronów w różnych materiałach, poprzez zbadanie ilości elektronów przechodzących przez próbkę, w zależności od jej grubości. Następnie obliczymy masowy współczynnik pochłaniania.

OPIS UKŁADU

Zasadniczym składnikiem aparatury pomiarowej jest źródło promieniotwórczego. Do zliczania ilości elektronów służy licznik Geigera-Mullera połączony ekranowanym kablem z rurką pomiarową. Pomiędzy źródłem promieniowania a rurką pomiarową licznika umieszcza się płytki badanej substancji. Do ich mocowania służy specjalna śruba. Licznik Geigera-Muellera wyposażony jest w nastawę czasową umożliwiającą zliczanie impulsów w zadanym czasie. Licznik można także włączyć na dowolny okres, posługując się przyciskiem START/STOP. Zerowanie licznika można przeprowadzić wciskając przycisk RESET.

OBLICZENIA

TŁO

	jednostka	kolejne pomiary
		1
x	mm	nie dotyczy
n	Liczba zliczeń	18
t	min	1
N	Liczba zliczeń/min	18
N – NT	Liczba zliczeń/min	nie dotyczy
Ln(N–NT)		nie dotyczy
(N1+…+Nn)/n	Liczba zliczeń/min	19,375

ŹRÓDŁO

	jednostka	kolejne pomiary
		1
x	mm	nie dotyczy
n	liczba zliczeń	5538
t	min	1
N	l. zliczeń/min	5538
N – NT	l. zliczeń/min	5518,625
Ln(N–NT)		8,31282

BAKELIT
gęstość: 1,39 g/cm³

	jednostka	kolejne pomiary
		1
x	mm	1
n	Liczba zliczeń	3046
t	min	1
N	Liczba zliczeń/min	3046
N – NT	Liczba zliczeń/min	3026,625
Ln(N–NT)		8,01520

μ = -1,0828 ∆ μ = 0,07263 μ = ( -108 ± 0,07 )

korelacja: 0,99332

PROPYLEN
gęstość: 0,9 g/cm³

	jednostka	kolejne pomiary
		1
x	mm	0,25
n	liczba zliczeń	4381
t	min	1
N	l. zliczeń/min	4381
N – NT	l. zliczeń/min	4361,625
Ln(N–NT)		8,38059

μ = -1,538327 ∆ μ = 0,071085 μ = ( -1,54 ± 0,07 )

korelacja: 0,99157

	płytki propylenowe	płytki bakelitowe
µ	-1,538327	-1,0828
ρ	0,9	1,39

Zależność między gęstością materiału a zdolnością pochłaniania elektronów:

µ*= -2,42197 ∆µ*= 0,13251 µ*= ( -2,42 ± 0,13 )

Obliczanie współczynnika pochłanialności:

Wzór N(x) = N_Oe^−λx przekształcam do postaci $\ln\left( \frac{N\left( x \right)}{N_{O}} \right) = \ - \ \lambda x$

Gdzie…
λ = współczynnik pochłaniania

N_O =  N_{sr zrodla} −  N_{sr tla} = 5469 – 20 = 5449

N(x) = N_{sr x} −  N_{sr tla} = …

• Dla bakelitu: … = 1030,8 – 20 = 1010,8

• Dla propylenu: … = 1586,7 – 20 = 1566,7

• Dla pleksiglasu: … = 2020,3 – 20 = 2000,3 (wynik pożyczony ze sprawozdania koleżanki z grupy, aby umożliwić wykonanie wykresu w programie komputerowym, który potrzebuje trzech zestawów danych)

Za pomocą programu komputerowego obliczam wartość μ:

μ=-0,469277 Δμ^*=0,4926402 μ^*=-0,469277±0,4926402

WNIOSKI

• Wraz ze wzrostem grubości płytki materiału spada ilość elektronów, które przechodzą przez płytkę;

• Na wielkość absorpcji elektronów ma więc wpływ zdecydowanie grubość materiału;

• Aby zmniejszyć promieniowanie należy więc maksymalnie wypełnić (materiałem absorbującym elektrony) przestrzeń pomiędzy źródłem promieniowania a odbiornikiem;

• Czynniki jakie mogą mieć wpływ na dokładność uzyskanych w doświadczeniu rezultatów to otoczenie w jakim doświadczenie zachodzi (brak „sterylności” otoczenia) oraz błędy obserwatora.