Teoria do ćwiczenia:

Promieniowanie gamma jest promieniowaniem elektromagnetycznym o takim zakresie długości fali jak promieniowanie rendgenowskie, tj. od 1∗10^-10m do 1∗10^-8m. Nie powoduje ono zatem ani zmiany ładunku ani zmiany masy atomowej pierwiastka, który jest jego źródłem. Promieniowanie gamma nie stanowi niezależnego zjawiska promieniotwórczości naturalnej, a jedynie towarzyszy rozpadom α, lub β. Emisja promieniowania gamma towarzysz rozpadowi α, lub β tylko wtedy, gdy jądro nowo powstającego pierwiastka znajduje się w stanie energetycznie wyższym niż jego stan podstawowy. Atom którego jądro wysyła kwanty γ powinien w rezultacie konwersji wewnętrznej wysłać jednocześnie charakterystyczne promieniowania rentgenowskie.

Energię jaką niesie kwant γmożna określić wyrażeniem:

hv_i,j=E_i-E_j

gdzie:

E_i- energia stanu początkowego jądra

E_j- energia stanu końcowego jądra

h - stała Plancka

ν - częstotliwość fali odpowiadającej kwantowi gamma

Gamma kwant, (kwant γ) wysokoenergetyczny foton pochodzący z przemian zachodzących w jądrze atomowym lub z reakcji z udziałem cząstek elementarnych, w ogólności (przy nieznanym w szczegółach mechanizmie pochodzenia, np. w promieniowanie kosmicznym) każdy foton o długości fali mniejszej niż 1 angstrem (fale elektromagnetyczne).

Natężenie promieniowania gamma ulega osłabieniu przy przechodzeniu przez materię. Pochłanianie promieniowania gamma w danej substancji podlega (w przybliżeniu) prawu wykładniczemu:

I_o , I- natężenie wiązki przed i po absorpcji,

μ- współczynnik pochłaniania,

d- grubość warstwy pochłaniającej

Pochłanianie kwantów gamma przez ośrodki materialne zachodzi na drodze trzech elementarnych procesów:

1. zjawiska fotoelektrycznego;

2. zjawiska rozpraszania Comptona;

3. tworzenia się par elektron-pozyton;

Prawdopodobieństwo zajścia jednego z tych procesów zależne jest od energii kwantu gamma .Jeżeli energia nie przekracza 0,5MeV przeważa proces 1. , a w przedziale od 0,5 do 2,0 MeV proces 2. , powyżej 2MeV istnieje możliwość zaistnienia procesu 3.

Podczas przechodzenia przez materię równoległej wiązki promieniowania gamma następuje jej pochłanianie i rozpraszanie. Następnie wiązki promieniowania po przejściu przez materię o grubości x opisuje prawo Lamberta-Bougera.

I=I₀exp(-μx)

gdzie:

I₀- natężenie wiązki padającej

μ - Liniowy współczynnik osłabienia [cm^-1]

Liniowy współczynnik μ równa się względnemu zmniejszeniu natężenia wiązki promieniowania γ na drodze o jednostkowej długości :

Liniowy współczynnik osłabienia jest równy sumie liniowych współczynników pochłaniania rzeczywistego τ i rozproszenia σ

μ = τ + σ

Ponieważ współczynnik σ i τ są proporcjonalne do masy ciała pochłaniającego, w praktyce jest stosowany masowy współczynnik osłabienia:

μ_m = μ/ρ = τ_m + σ_m

Masowy współczynnik pochłaniania τ_m jest zależny od liczby atomowej absorbęta, jego masy atomowej oraz długości fali padającego promieniowania w następujący sposób:

gdzie:

C- stała

N₀-liczba Avogadro

A-masa atomowa pierwiastka pochłaniającego

POMIAR TŁA			Jo
1	147		1	3630
2	135		2	4661
3	152		3	4588
4	162		4	4533
5	153		5	4495
6	164		6	4478
7	149		7	4520
8	148		8	4495
9	186		9	4532
10	174		10	4500
ŚREDNIA	157		ŚREDNIA	4443,2
błąd śr	8,365		błąd śr.	11,589

Ołów

NR	gr I	gr II	gr śr.	GR [mm]	GR [m]	I	II	III	IV	Śr
1	3,1	3,3	3,20	3,20	0,0032	3484	3562	3505	3524	3518,75
2	3,15	3,25	3,20	3,20	0,0032	2730	2669	2738	2657	2698,5
3	3,17	3,13	3,15	3,15	0,00315	1973	2001	2089	1980	2010,75
4	4,16	4,14	4,15	4,15	0,00415	1343	1415	1373	1389	1380
5	4,09	4,22	4,16	4,16	0,00416	983	1030	993	952	989,5
6	4,53	4,66	4,60	4,60	0,0046	660	730	659	676	681,25
7	5,46	5,52	5,49	5,49	0,00549	515	497	453	483	487
8	3,05	3,12	3,09	3,09	0,00309	423	384	390	394	397,75
9	4,05	4,15	4,10	4,10	0,0041	312	320	280	324	309
10	3,09	3,27	3,18	3,18	0,00318	270	261	251	254	259

BŁĄD śr.	J	ln(Jo/J)	Błąd ln(Jo/J)
3,0309	3361,75	0,279	0,025
8,0366	2541,5	0,558	0,011
7,6921	1853,75	0,874	0,056
5,195	1223	1,29	0,038
12,498	832,5	1,675	0,13
3,0309	524,25	2,137	0,09
2,309	330	2,6	0,085
2,164	240,75	2,915	0,08
8,659	152	3,375	0,11
2,886	102	3,774	0,082

Mosiądz

NR	gr		GR [mm]		GR [m]	I	II	III	IV	Śr	BŁĄD śr.	J	ln(Jo/J)
1	2,37		2,37		0,00237	4261	4170	4163	4299	4223,25	6,005	4066	0,088
2	3,02		3,02		0,00302	3850	3819	3839	3558	3766,5	9,256	3609,5	0,186
3	2,39		2,39		0,00239	3574	3649	3721	3628	3643	4,012	3286	0,242
4	3,02		3,02		0,00302	3222	3275	3320	3300	3279,25	6,236	3022,25	0,352
5	3,01		3,01		0,00301	2920	3006	2875	2892	2923,25	3,569	2766,25	0,473
6	3,03		3,03		0,00303	2627	2531	3583	2492	2808,25	15,284	2451,25	0,596
7	2,41		2,41		0,00241	2405	2428	2391	2396	2405	6,752	2248	0,681
8	2,72		2,72		0,00272	2162	2222	2226	2144	2188,5	5,324	2031,5	0,782
9	2,66		2,66		0,00266	1962	1938	1976	2007	1970,75	3,265	1813,75	0,895
10	2,7		2,7		0,0027	1873	1789	1842	1813	1829,25	6,782	1672,25	0,977
Błąd ln(Jo/J)
0,052
0,012
0,03
0,041
0,026
0,14
0,042
0,039
0,025
0,041

Stal

NR	gr.		GR [mm]		GR [m]	I	II	III	IV	J śr	BŁĄD śr.	J	ln(Jo/J)
1	4,43		4,43		0,00443	3970	4025	3970	3991	3989	5,784	3832	0,147
2	4,41		4,41		0,00441	3591	3451	3502	3521	3516,25	3,025	3359,25	0,279
3	4,43		4,43		0,00443	3179	3051	3099	3036	3091,25	7,321	2934,25	0,414
4	4,43		4,43		0,00443	2611	2638	2672	2648	2642,25	5,268	2485,25	0,581
5	4,43		4,43		0,00443	2388	2305	2290	2342	2331,25	8,231	2174,25	0,714
6	4,4		4,4		0,0044	2028	1956	1993	1999	1994	4,065	1837	0,883
7	4,43		4,43		0,00443	1712	1766	1673	1759	1727,5	4,233	1570,5	1,039
8	4,43		4,43		0,00443	1508	1528	1500	1476	1503	7,023	1346	1,194
9	4,41		4,41		0,00441	1188	1282	1315	1256	1260,25	8,326	1103	1,393
10	4,41		4,41		0,00441	1121	1209	1057	1102	1122,25	9,358	965,25	1,526
Błąd ln(Jo/J)
0,042
0,026
0,057
0,04
0,061
0,033
0,036
0,053
0,058
0,061

Wartości odczytane z wykresów:

	ołów	mosiądz	stal
f(d)=I=1	0,016 [m]	0,048 [m]	0,043[m]
F(d)=lnI/Io=2,7	0,029 [m]	0,058 [m]	0,072 [m]

Błąd:

Dokładnośc mikrometru 0.01[mm]

Wzór na błąd średniej

Błąd dla [ln Io/I]

---