- •Конспект лекций по физике
- •Раздел 5
- •Волновая оптика Электромагнитная природа света. Зависимость между длиной световой волны и частотой электромагнитных колебаний
- •Световой поток, сила света, освещенность, яркость
- •1 Кандела – 1/60 часть силы света, создаваемой 1 см² плоской поверхности платины при температуре ее затвердевания (2046 к) по направлению перпендикуляра к этой поверхности.
- •Принцип Гюйгенса. Законы отражения и преломления света
- •1. Лучи падающий и отраженный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей поверхности, восстановленным из точки падения луча.
- •3. Падающий и отраженный лучи обратимы.
- •1. Лучи падающий и преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей поверхности, восстановленным из точки падения луча.
- •2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для двух данных сред есть величина постоянная.
- •3. Падающий и преломленный лучи обратимы. Когерентность и монохроматичность. Интерференция света
- •Дифракция света в щели и в дифракционной решетке
- •Понятие о поляризации света
- •Понятие о голографии
- •Дисперсия света. Разложение белого света призмой. Цвета тел. Виды спектров. Спектральный анализ
- •Электромагнитное излучение в различных диапазонах длин волн. Понятие о парниковом эффекте
- •Оптические приборы
- •Недостатки линз
- •Построение изображения в линзе
- •Формула линзы
- •Квантовая физика. Квантовая оптика Квантовая гипотеза Планка. Распределение энергии в спектре излучения
- •Внешний фотоэффект и его законы. Внутренний фотоэффект. Применение фотоэффекта в технике. Давление света.
- •Применение фотоэффектов в технике
- •Физика атома Радиоактивность. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома. Постулаты Бора
- •Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц
- •Биологическое действие радиоактивных лучей
- •Состав ядер. Общие сведения об элементарных частицах. Ядерные силы. Дефект массы. Энергия связи
- •Ядерные силы
- •Дефект массы атомного ядра. Энергия связи.
- •Деление тяжелых атомных ядер
- •Эволюция Вселенной Термоядерный синтез. Эволюция звезд
- •Понятие о космологии. Строение и развитие Вселенной
Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц
При изучении радиоактивных явлений необходимо иметь приборы, которые должны регистрировать попадание в них каждой заряженной частицы или делать видимой траекторию ее движения.
Простейший прибор для регистрации частиц - сцинтиллятор (от латинского сцинтилляцио – вспышка, сверкание). При попадании на него заряженных частиц на экране возникали вспышки.
Счетчик Гейгера. Первый прибор для подсчета заряженных частиц был изобретен Гейгером в 1908 году (рисунок 36). Цилиндр заполнен разряженным газом (аргоном). При попадании в камеру частицы с большой энергией происходит ионизация атомов газа на пути движения этой частицы, и между цилиндром и нитью возникает электрический разряд. На сопротивлении R1=109 Ом выделяется напряжение, которое через цепочку CR2 подается в виде импульса в усилитель. Счетчик подсчитывает число импульсов за определенный промежуток времени.
Окно
Полый металлический цилиндр
Металлическая нить
C
R1 R2
1500 В
Рисунок 36. К принципу действия счетчика Гейгера
Камера Вильсона (рисунок 37) позволяет увидеть и сфотографировать траекторию заряженных частиц. В камеру вводится небольшое количество воды и спирта. При быстром опускании поршня смесь адиабатически расширяется, охлаждается и в камере оказывается воздух с перенасыщенными парами.
Прозрачная часть камеры
Крупинка урановой соли
Поршень
Рисунок 37. К принципу действия камеры Вильсона
Если воздух не содержит пылинок, то конденсации паров не происходит. Когда через камеру пролетает заряженная частица, она ионизирует на своем пути молекулы воздуха и на цепочке ионов конденсируется пар. Путь частицы будет заметен в виде нити тумана в течение 0,1 с, что достаточно для фотографирования.
Пузырьковая камера. В ней для получения траектории частиц используется превращение жидкости в пар. Движением поршня в сосуде создается перегретая жидкость и пролетающая заряженная частица вызывает кипение жидкости вдоль своей траектории. Центрами парообразования являются ионы. След частицы наблюдается в виде цепочки пузырьков пара.Современные пузырьковые камеры имеют диаметр 2 метра и заполняются жидким водородом.
Метод толстослойных фотопластинок основан на том, что пролетающие сквозь фотоэмульсию частицы воздействуют на ее зерна, в результате чего после проявления на пластинке виден след частиц.
Биологическое действие радиоактивных лучей
Радиоактивность вещества характеризуется периодом полураспада Т – временем, в течении которого число атомов радиоактивного изотопа уменьшается наполовину (рисунок 38). Для урана – миллиарды лет, у радона – 3,82 дня. Конечным продуктом самопроизвольного распада урана является свинец.
По доли содержания свинца в урановой руде можно определить возраст урановых руд ~ лет, т.е.Земная кора образовалась около 4 миллиардов лет назад.
Рисунок 38. Закон распада радиоактивного вещества
Длина пробега α-частицы в воздухе 2-12 см, а в твердых веществах – несклько мкм. Следственно α-частицы задерживаются простым листом бумаги.
Для задержания β-излучения нужен металл толщиной 3 мм.
Для поглощения наиболее жестких γ-лучей нужен слой свинца толщиной 20 см.
Интенсивность облучения рентгеновскими и γ-лучами измеряется в рентгенах.
При кратковременном облучении человека доза в 20-50 рентген вызывает изменение в крови, доза 100-250 рентген вызывает лучевую болезнь, дозам в 600 рентген смертельна.