Вказівки до виконання роботи. Перед виконанням лабораторної роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: будова атомного ядра; масове число та заряд ядра; енергія зв’язку та дефект

Перед виконанням лабораторної роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: будова атомного ядра; масове число та заряд ядра; енергія зв’язку та дефект маси ядра; радіоактивне випромінювання та його види; закон радіоактивного розпаду; правило зміщень; методи спостереження та реєстрації радіоактивного випромінювання та частинок.

[ 1, т.3 §§ 15.9–15.13; 2, §§ 251, 254–259; 3, §§ 17.8–17.12; 4, т.3 §§ 14, 66–68, 70]

Радіоактивністю називається процес самодовільного (природного) перетворення одних атомних ядер в інші, який супроводжується випромінюванням різних видів радіоактивних випромінювань і елементарних частинок.

Кількість ядер dN, які розпадаються в середньому за проміжок часу від t до t + dt:

, (7.1.1)

де N – кількість ядер, які не розпалися до моменту часу t; l – стала радіоактивного розпаду.

Розділивши змінні і інтегруючі рівняння (7.1.1), студенти можуть отримати закон радіоактивного розпаду:

, (7.1.2)

де N ₀ – кількість ядер, які не розпалися у початковий момент часу t =0; N – кількість ядер, які не розпалися у момент часу t.

Існує три основні види радіоактивного випромінювання: a, b, і g -випромінювання.

Важливою характеристикою радіоактивного джерела є активність, яка дорівнює кількості розпадів за одиницю часу:

. (7.1.3)

Одиниця виміру активності у системі СІ – беккерель (Бк).

При перетворенні ядра разом з іншими частинками випромінюється g -квант, тому активність можна знаходити за кількістю g -квантів, що випромінюються джерелом за одиницю часу.

Кількість атомів у радіоактивному препараті можна підрахувати за формулою:

, (7.1.4)

де m – маса радіоактивного препарату; m – молярна маса елемента; N _А – стала Авогадро.

Знаючи активність препарату і користуючись формулами (7.1.3) і (7.1.4) знаходять вираз для визначення маси радіоактивного препарату:

. (7.1.5)

У даній лабораторній роботі для визначення активності радіоактивного препарату знаходять кількість g -квантів, зареєстрованих за допомогою лічильника в одиницю часу (І, імп/с).

Враховуючи, що випромінювання поширюється в усі напрямки рівномірно, на лічильник, площа перерізу якого S, на відстані R від джерела припадає S /4p R ² частини повного випромінювання (рис. 7.1.1). Крім того, лічильник реєструє тільки частину h випромінювання, яке на нього падає (h – називається " ефективністю лічильника"). Тому швидкість рахування лічильником g - квантів:

, (7.1.6)

де R – відстань від джерела до лічильника.

Співвідношення (7.1.6) є законом обернених квадратів, за яким інтенсивність випромінювання у даній точці обернено пропорційна квадрату відстані між лічильником та джерелом.

Із співвідношення (7.1.6) видно, що графіком залежності І від буде пряма лінія, тангенс кута нахилу якої до осі дорівнюватиме:

. (7.1.7)

Необхідно врахувати, що у визначену з дослідів швидкість відліку включено ще I _ф, яке обумовлене існуванням природного фону. Тому значення I у формулах (7.1.6) та (7.1.7) необхідно розраховувати як різницю значень I _Х та I _Ф, тобто