skanuj0006 (344)

268

ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

W ćwiczeniu badany jest eksperymentalnie proces oddziaływania promieniowania y z materią, dokładnie wydajność absorpcji tego promieniowania przez ciała stałe. Promieniowanie y słabo oddziałuje z materią (mała wydajność absorpcji) i dlatego jest ona zauważalna w ciałach stałych i gęstych cieczach, natomiast dla gazów jest praktycznie niezauważalna.

Oznaczmy przez I₀ natężenie padającej wiązki monochromatycznej promieniowania y. Po przejściu przez dowolny absorbent o grubości x natężenie wiązki promieniowania y ulega osłabieniu i można przedstawić je za pomocą wykładniczego równania:

I(x) = I₀-e-^kx    (34.2)

gdzie:

I - natężenie wiązki po przejściu przez absorbent o grubości x,

k - całkowity liniowy współczynnik pochłaniania (absorpcji), który wskazuje,

jaka część promieniowania AI została usunięta z pierwotnej wiązki I₀ przy

przejściu przez jednostkę grubości absorbenta.

Wartość całkowitego współczynnika absorpcji zależy od rodzaju absorbenta i od energii promieniowania. Przy przejściu przez dowolną substancję promieniowanie y zostaje pochłonięte w trzech procesach:

•    fotoefektu

•    rozproszenia comptonowskiego

•    tworzenia par elektron - pozyton.

W każdym z tych procesów promieniowanie traci energię całkowicie lub częściowo i zmienia kierunek propagacji, co jest jednoznaczne z ubytkiem kwantów z pierwotnej wiązki padającego promieniowania. Dla każdego z procesów można wprowadzić częściowe współczynniki pochłaniania: dla zjawiska fotoelektrycz-nego - kp dla zjawiska tworzenia par elektron - pozyton - k_p i dla rozpraszania w zjawisku Comptona - k_c. Całkowity współczynnik pochłaniania jest sumą trzech współczynników dla wymienionych procesów:

k = k_f +k_p +k_c

Zjawisko fotoelektryczne polega na oddziaływaniu kwantów promieniowania y z elektronami atomów, w wyniku którego kwant y zostaje całkowicie pochłonięty:

y + e_z -*■ e_s

gdzie: e_z - elektron związany, e_s - elektron swobodny.

Energia kwantu y zostaje zużyta na pokonanie energii wiązania elektronu i nadanie mu znacznej energii kinetycznej. Zjawisko to nie może zachodzić dla elektronów swobodnych, ponieważ w tym przypadku nie może być spełnione prawo zachowania pędu. Z tego powodu zjawisko fotoelektryczne najefektywniej?