Контрольні запитання

1. Назвати квантові числа, які задають стан електрона в атомі. Які значення вони приймають? Записати формули для фізичних величин, які вони визначають.

2. Якими квантовими числами визначається енергія електрона в атомі? Намалювати схему енергетичних рівнів. Що таке виродження?

3. Сформулювати принцип Паулі.

4. Як пояснює зонна теорія поділ тіл на метали і діалекти? Нарисувати відповідні зонні схеми.

5. Які тіла називаються напівпровідниками ?

6. Що таке дірка? Як вона рухається в електричному полі?

7. Записати формулу для густини струму через концентрацію носіїв струму.

8. Що таке p-n - перехід? Як він утворюється?

9. Нарисувати вольт-амперну характеристику напівпровідникового діода. Як можна пояснити різні ділянки цієї характеристики?

Лабораторна робота №5.11 Дослідження закону поглинання γ – променів

Мета роботи: експериментально перевірити закон поглинання γ ‑променів і визначити коефіцієнт поглинання

Теоретичні відомості

(теорію до даної роботи див. також у конспекті лекцій, §8.3)

Поглинання γ-квантів речовиною веде до зменшення інтенсивності випромінювання, що підлягає закону

, (1)

де – інтенсивність падаючого випромінювання, І – інтенсивність випромінювання, яке пройшло крізь шар речовини товщиною х, μ – коефіцієнт поглинання. Коефіцієнт поглинання  залежить від трьох факторів, пов’язаних з такими ефектами, як: фотоелектричне поглинання (_ф), комптонівське розсіювання (_к) і генерація електронно-позитронних пар (_п). Фотоелектричне поглинання відбувається на сильно зв’язаних електронах і відповідає за явище фотоефекту, при якому передається повна енергія -кванта. Комптонівське розсіювання відбувається на слабозв’язаних електронах, яким передається частина енергії  - кванта. Утворення електронно-позитронних пар відбувається в електричному полі ядер при енергіях більших . Таким чином, повний коефіцієнт поглинання  - квантів при проходженні їх через речовину, рівний сумі коефіцієнтів відповідно для трьох розглянутих процесів: .

Враховуючи, що інтенсивність випромінювання пропорційна кількості N γ-квантів, які фіксуються лічильником γ-випромінювання, співвідношення (1) набуде вигляду

, (2)

де – кількість γ-квантів при відсутності перешкоди, N – кількість γ-квантів після проходження випромінювання через n пластинок загальною товщиною d.

Прологарифмуємо (2) і запишемо вираз для μ

, (3)

де

. (4)

Якщо при експериментальній перевірці виявляється, що дійсно пропорційно залежить від , то це буде означати, що виконується закон поглинання (4). Нахил функції до осі визначає коефіцієнт поглинання .

5)

Опис установки

Для дослідження поглинання -променів, їх джерело монтують у спеціальну кювету. В цю ж кювету монтуються поглиначі так, що вони знаходяться між джерелом  – роменів і детектором, підключеним до лічильника.

Хід виконання роботи

1. Увімкнути установку в мережу. Натиснути кнопку «Сеть» і прогріти установку декілька хвилин.

2. Задавши час експозиції (не менше 100с), натиснути «Сброс», потім «Пуск». Після закінчення часу експозиції та зупинки підрахунку числа імпульсів фонового випромінювання, записати число імпульсів N_ф.

3. Контейнер з радіоактивним препаратом поставити отвором в бік віконця лічильника. Натиснути кнопки «Сброс» і «Пуск». Після зупинки лічби записати значення .

4. Виміряти штангенциркулем товщину пластинки поглинача зі свинцю і поставити пластинку між отвором контейнера та віконцем лічильника. Знайти значення і записати в таблицю.

5. Збільшуючи кількість пластинок, для кожного випадку знайти відповідне значення і записати його в таблицю, збільшуючи число пластинок до 6-7 штук. Кожного разу слід натискати кнопки «Сброс» і «Пуск».

6. За формулами та визначити – число γ-квантів, що дає джерело при відсутності поглинача і N – число γ-квантів, що проходять поглинач товщиною nd, де n – кількість пластинок, d – товщина однієї пластинки.

7. За формулою (4) визначити f(n) для кожного n.

8. Побудувати графік залежності f(n) від n і зробити висновок відносно виконання закону поглинання.

9. Визначити коефіцієнт поглинання μ γ-променів речовиною пластинок як тангенс кута нахилу прямої графіка f(n) до осі n.

Таблиця вимірювань

= ; = ; = ; d = .

	1	2	3	4	5	6	7
N
N
f(n), м^-1