Билет №2 Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц.

1.Камера Вильсона 1912 г (в основном для наблюдения и частиц). Действие прибора основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды.

2.Пузырьковая камера 1952 г. Глейзер (америк. ученый) предложил использовать перегретую жидкость. В такой жидкости на ионах, образующиеся при движении, быстро заряженные частицы возникают пузырьки пара. Преимущество: Большая тормозная способность. Перегретая жидкость при высоком давлении и ее температура больше Т кипения при атмосферном давлении (эфир, пропан, жидкий водород) и на ионах возникают пузырьки пара, дающие ТРЕК (цепочка пузырьков пара ) и называются пузырьковой камерой. При резком уменьшение давления, жидкость переходит в неустойчивое состояние.

3. Счетчик Гейгера 1908 г. Действие основано на ударной ионизации. Трубка заполнена газом Аргоном и молекулами этилового спирта. Напряжение между анодом и катодом более 100В р около 0.1атм

частица выбивает из катода электрон (или частица влетает сквозь катод). Происходит ускорение электрона в электрическом поле. Ударная

ионизация молекул анода. Возникает лавина ионов и электронов: короткий импульс. Регистрация импульса пересчетным устройством. Возвращение счетчика в исходное состояние (гашение разряда)

4. Фотоэмульсионный метод регистрации основан на разложении ионизированных молекул бромистого серебра. Цепочка таких кристаллов – ТРЕК Обработка пластин (Проявление) Восстановление серебра. Преимущество: Самозапись, Короткие треки частиц с большой энергией. Мысовский и Жданов – советские физики, а Беккерель, благодаря этому методу, открыл явление радиоактивности (можно регистрировать взаимодействие между частицами и ядрами)

5. Ионизационная камера – дозиметры Баллон наполнен ионизированным газом. На электроды подается напряжение 100-1000 В. Заряженная частица влетает в баллон. Ионы устремляются к электродам и возникают кратковременные импульсы тока, которые регистрирует прибор.

6. Искровая камера. На пластинки в несколько мм подается большое напряжение. Пролетает частица и между пластинами проскакивает искра, которую фотографирует или записывает детектор.

Билет №3 Естественная радиоактивность и её виды. Правила смещения. Закон радиоактивного распада.

Естественной радиоактивностью называется самопроизвольное превращение ядер неустойчивых изотопов одного химического элемента в ядра других химических элементов. Естественная радиоактивность сопровождается испусканием определенных частиц: альфа-, бета- излучений, антинейтрино, а также электромагнитного излучения(гамма-излучение). Естественная радиоактивность наблюдается у тяжелых ядер элементов, располагающихся в периодческой системе Д.И.Менделеева за свинцом. Существуют и легкие радиоактивные ядра: изотоп калия 19К40 , изотоп углерода 6С14 и другие. Состав радиоактивных излучений установлен по их отклонению в магнитном поле. Естественная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами (нуклидами) - естественными радионуклидами, содержащимися в земной коре и гидросфере и образовавшимися в результате нуклеосинтеза еще при возникновении Земли и не распавшихся до настоящего времени (премордиальные радионуклиды). В естественную радиоактивность вносят вклад также продукты спонтанного деления урана и тория, однако из-за его малой вероятности этот вклад пренебрежимо мал по сравнению с радиоактивностью техногенного происхождения. Английский физик Э. Резерфорд исследовал радиоактивное излучение в электрических и магнитных полях и открыл три составляющие этого излучения, которые были названы -, -, -излучением.

Когда же в 1900 французский физик Поль Вийар (1860–1934) исследовал более подробно отклонение a- и b-лучей, он обнаружил в излучении радия и третий вид лучей, не отклоняющихся в самых сильных магнитных полях, это открытие вскоре подтвердил и Беккерель. Этот вид излучения, по аналогии с альфа- и бета-лучами, был назван гамма-лучами, обозначение разных излучений первыми буквами греческого алфавита предложил Резерфорд. Гамма-лучи оказались сходными с лучами Рентгена, т.е. они представляют собой электромагнитное излучение, но с более короткими длинами волн и соответственно с большей энергией.

Свойства радиоактивных излучений, установленные по их взаимодействию с веществом: а)все радиоактивные излучения обладают химическими действиями, в частности вызывают почернение фотопластинок; б) радиоактивные излучения вызывают ионизацию газов, а иногда и твердых и жидких тел; в) радиоактивные излучения вызывают люминесценцию ряда жидких и твердых тел;

Превращение радиоактивных ядер, которые сопровождаются испусканием a-,b-излучений, называется соответственно a-,b-распадом.

Правила смещения радиоактивного распада: Радиоактивный распад происходит в соответствии с так называемыми правилами смещения, позволяющими установить, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра. Для альфа распада : ZX^A ---- 2 He⁴ + Z-2Y^A-4. Для бета – распада : ZX^A ---- -1e⁰ + Z+1Y^A. Здесь Х – символ химического элемента, соответствующего материнскому ядру; Y - то же для дочернего ядра; 2He⁴ – ядро изотопа гелия; -1e⁰ – обозначение электрона. Альфа-распад уменьшает массовое число на 4, а заряд ядра на 2 элементарных положительных заряда, т.е. смещает химический элемент на две клетки влево в периодической системе Менделеева. При бета-распаде массовое число не изменяется, а заряд ядра увеличивается на 1 положительный единичный заряд. Химический элемент смещается вправо на одну клетку в периодической системе Менделеева.

Под радиоактивным распадом, или просто распадом, понимают естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно. Атомное ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским, возникающее ядро — дочерним.

Теория радиоактивного распада строится на предположении о том, что радиоактивный распад является спонтанным процессом, подчиняющимся законам статистики. Так как отдельные радиоактивные ядра распадаются независимо друг от друга, то можно считать, что число ядер dN, распавшихся в среднем за интервал времени от t до t+dt, пропорционально промежутку времени dt и числу N нераспавшихся ядер к моменту времени t:

dN= -л*Ndt , где л-лямбда — постоянная для данного радиоактивного вещества величина, называемая постоянной радиоактивного распада; знак минус указывает, что общее число радиоактивных ядер в процессе распада уменьшается.