“Фізика”, “Фізика та екологія”. Лабораторна робота № .
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи з дисциплін “Фізика”, підготовки фахівців ступеня вищої освіти “Бакалавр” галузі знань 27 «Транспорт», 12 “Комп’ютерні науки”, / укл. Євсєєва Т. М., О. В. Шаповалов, – Дніпро: Університет митної справи і фінансів, 2016. – 16 с.
Укладач: Євсєєва Т. М., доц., канд. фіз.-мат. наук, кафедри товарознавства та митної експертизи Університет митної справи і фінансів.
Шаповалов О. В. доц., канд. техн. наук. кафедри товарознавства та митної експертизи Університет митної справи і фінансів
Методичні вказівки до виконання Лабораторної роботи з дисциплін “Фізика” є учбовим документом, що визначає тему, зміст, склад, вимоги до виконання, вимоги до оформлення лабораторної роботи за дисципліною у відповідності до освітньо – кваліфікаційної характеристики напряму підготовки з циклу професійної та практичної підготовки для ОКР “бакалавр”, а також надають послідовність викладення матеріалів лабораторної роботи, завдання та контрольні питання, перелік основної та додаткової літератури та джерел електронного доступу.
Додаткова інформація надається окремо у ДОДАТКАХ.
Вивчення дисциплін “Фізика” ґрунтується на знаннях, досягненнях та методах фундаментальних та прикладних наук з фізики, філософії, біології, хімії, соціології, психології, екології, економіки, менеджменту тощо, отриманих із матеріалів попередньо опрацьованих дисциплін, спеціальних дисциплін напряму навчання та митного спрямування, особистому життєвому досвіді та ін.
Редактори: Дерев’янко Т. П. Масюк Н. Г. Гончаренко О. В.
Підписано до друку Формат 60´84 1/16. Папір офсетний.
Ум. друк. арк. Облік.-вид. арк. Тираж прим.
Замовлення №
Дніпропетровськ: Академія митної служби України (свідоцтво про видавничу діяльність ДК №10 від 24.02.2000 р.).
49000, М. Дніпропетровськ, вул. Рогальова, 8
ЗМІСТ |
ст. |
|
Зміст |
|
|
1. Лабораторна робота № 1(18) |
|
|
|
1.1. Тема: “Ознайомлення з роботою радіометра b (бета-)- і g(гама-) - випромінення”. |
|
|
1.2. Мета. |
|
|
1.3. Прилади та обладнання. |
|
2. Теоретичні відомості. |
|
|
3. Методи спостереження і реєстрації радіоактивного випромінення |
|
|
4. Порядок виконання роботи. |
|
|
|
4.1. Загальний вигляд приладу та опис приладу. |
|
|
4.2. Порядок виконання роботи. |
|
|
4.3. Таблиця дослідів. |
|
|
4.4. Таблиця розрахунків. |
|
|
4.5. Розрахунки. |
|
|
4.6. Діаграма розрахованих потужностей експозиційної дози об’єктів досліду за їх середніми значеннями та їх порівняння з прийнятими в Україні граничними значеннями потужностей експозиційної дози (ПЕД) γ-випромінення. |
|
|
4.7. Висновки. |
|
5. Контрольні питання. |
|
|
6. Література. |
|
|
|
6.1. Базова |
|
|
6.2. Допоміжна |
|
|
6.3. Електронний ресурс |
|
7. ДОДАТОКИ |
|
|
|
7.1. ДОДАТОК 1. Дозиметр-радиометр РКГБ-01"Горинь". |
|
|
7.2. ДОДАТК 2. Прилад дозиметр-радіометр РКГБ-01 “Горинь” (витяг: технічний опис, інструкція з експлуатації, схеми приладу) |
|
|
|
|
1. Лабораторна робота № 1(18)
1.1. Тема: “Ознайомлення з роботою радіометра (бета-)- і (гама-)-випромі-нення”
1.2. Мета: Ознайомитись з основними принципами та методами вимірювання потужністі експозиційної дози γ – випромінення для використання знань на практиці.
1.3. Прилади та обладнання: прилад дозиметр-радіометр РКГБ-01 “Горинь” (схеми приладу, технічний опис; інструкція з експлуатації), розрахункові таблиці; об’єкти дослідів (зразки для вимірювання).
2. Теоретичні відомості.
Радіоактивністю називають здатність деяких атомних ядер самовільно (спонтанно) перетворюватись в інші ядра з випусканням різних видів радіоактивного випромінення і елементарних частинок.
Радіоактивність поділяють на:
природну, яка спостерігається у нестійких ізотопів, які існують у природі, та
штучну, яка спостерігається у ізотопів, отриманих внаслідок ядерних реакцій.
Радіоактивне випромінення буває 3-х типів: α-, β-, γ-випромінення.
α-випромінення — потік ядер гелію; заряд α- частинки дорівнює +2е, а маса співпадає з масою ядра ізотопу гелію 2Не4.
α-випромінення відхиляється електричними та магнітними полями, має високу іонізуючу здатність і малу проникну здатність (наприклад, поглинається шаром алюмінію завтовшки приблизно 0,05 мм).
β-випромінення — потік електронів із швидкістю приблизно v 106 м/с. (е = - 1,610-19 Кл, me=9,110-31 кг).
Іонізуюча здатність β-частинок (електронів) значно менша, ніж у α-частинок (приблизно у 100 разів), а проникна здатність набагато більша (наприклад, поглинається шаром алюмінію 2 мм завтовшки).
γ-випромінення — являє собою короткохвильове електромагнітне випромінення з надзвичайно малою довжиною хвилі ( λ < 0,1 нм).
γ-випромінення не відхиляється електричними та магнітними полями, має відносно слабку іонізуючу здатність і дуже велику проникну здатність (наприклад, проходить шар свинцю 5 см завтовшки).
Під дією цього випромінення виникає фотоефект, комптонівське розсіяння, утворення електронно-позитронних пар, рентгенівське випромінення (X-ray).
Досліди показують, що на сам ефект радіоактивного розпаду ядер не впливають:
ні агрегатний стан речовини, яка випромінює,
ні зовнішній механічний тиск,
ні температура,
ні електричні та магнітні поля.
Існує закон радіоактивного розпаду: “Число (кількість) атомів радіоактивної речовини зменшується з часом за експоненціальним законом”:
|
|
||
|
|
||
де N — наявна число (кількість) атомів радіоактивної речовини на момент часу t; |
|||
Nо — початкове число (кількість) атомів для t = 0; |
|||
t ― час розпаду атомів радіоактивної речовини; |
|||
λ — постійна (константа) радіоактивного розпаду (характеристика радіоактивного розпаду), яка пов'язана з періодом напіврозпаду Т1/2 формулою: |
|||
|
|||
де Т1/2 ― період напіврозпаду (часова характеристика радіоактивного розпаду) дорівнює часу, протягом якого число радіоактивних атомів або активність зразка зменшуються в 2 рази; |
|||
τ ―
середній час життя радіоактивного
атому (характеристика радіоактивного
розпаду),
|
|||
Закон*1 радіоактивного розпаду ― фізичний закон, що описує залежність інтенсивності радіоактивного розпаду від часу і кількості радіоактивних атомів у зразку. |
|||
Активністю А нукліда (нуклід - радіоактивне ядро) називається загальне число розпадів радіоактивних ядер джерела за одиницю часу: |
|||
|
|||
Одиниці активності: |
|||
в системі СІ: Беккерель |
позасистемна: Кюрі |
||
1 Беккерель=1 Бк = 1 розпад/с; |
1 Кюрі = 1 Кі = 3,71010Бк |
||
|
|
||
переклад одиниць виміру: |
1 мКі =3,7107Бк |
||
|
1 мкКі =3,7104 Бк =37000 розп./с |
||
Дія α-, β-, γ-випромінення на речовину характеризується дозою іонізуючого опромінення. |
|||
Поглинена доза опромінення (D) — фізична величина чисельно дорівнює відношенню енергії випромінення до маси тіла, що опромінюється: |
|||
D=W/m |
|||
Одиниця поглиненої дози опромінення в системі СІ — грей (Гр): |
|||
1 Гр = 1 Дж/кг |
|||
Грей дорівнює поглиненій дозі опромінення, при якій речовині, що опромінена, масою 1 кг передається енергія іонізуючого випромінення 1 Дж. |
|||
Позасистемна одиниця поглиненої дози випромінення ― рад: |
|||
1 рад = 0,01 Гр. |
|||
Експозиційна доза опромінення ― фізична величина, що дорівнює відношенню суми електричних зарядів усіх іонів одного знаку, створених електронами, вивільненими в опроміненому повітрі (за умови повного використання іонізуючої здатності електронів), до маси повітря. |
|||
Одиниця експозиційної дози опромінення в системі СІ — кулон на кілограм (Кл/кг). |
|||
Позасистемна одиниця — рентген (Р): |
|||
1 Кл/кг = 3876Р або 1 Кл/кг = 3,8810-3; 1 Р = 2,5810-4 Кл/кг. |
|||
Біологічна доза — величина, що визначає дію опромінення на організм (несистемна одиниця поглинутої дози). |
|||
Одиниця біологічної дози — біологічний еквівалент рентгена (бер): |
|||
1 бер — доза будь-якого іонізуючого випромінення, яка створює в організмі такий біологічний ефект, як і доза рентгенівського або γ-випромінення в 1 Рентген: |
|||
1 бер = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр. |
|||
Ефективна еквівалентна доза опромінення має одиницю вимірювання в системі СІ зіверт: |
|||
1 Зв=100 бер. |
|||
Еквівалентна доза (поглинута доза) опромінення (Н) визначається як добуток поглиненої дози (D) даного виду випромінення на середнє значення фактору зважування (коефіцієнта якості) іонізуючого випромінення (W R) у даному елементі ― об’ємі біологічної тканини і визначається за формулою: Н = D • W R, або Еквівалентна доза опромінення (поглинута) (Н) — це добуток поглинутої дози на коефіцієнт якості (W R). Значення W R для різних видів випромінень представлені в таблиці 1. Ця доза є міра вираження стохастичних ефектів опромінення. Вона може бути застосована для оцінки радіаційної небезпеки хронічного опромінення випроміненням довільного складу (і гострого опромінення дозою, менш 0,25 зіверт). Більш детально 11. |
|||
Вид випромінення і діапазон енергії: |
W R |
||
Фотони, усі енергії (включаючи γ-випромінення (гамма-) і рентгенівське (X-ray) випромінення) |
1 |
||
Електрони (позитрони) і мюони всі енергії |
1 |
||
β – випромінення |
3 |
||
Протони з енергією> 2 МеВ, Нейтрони з енергією <10 кеВ, Нейтрони з енергією> 20 МеВ |
5 |
||
Нейтрони з енергією від 10 кеВ до 100 кеВ (від 2 МеВ до 20 МеВ) |
10 |
||
- частинки випромінення, осколки поділу, важкі ядра віддачі, Нейтрони з енергією від 100 кеВ до 2 МеВ |
20 |
||
Коефіцієнт якості показує біологічний ефект поглиненої дози. |
|||
Потужність дози випромінення — величина, що дорівнює відношенню дози опромінення до часу опромінення. |
|||
Розрізнюють: |
|||
|
|||
|
|||
В даній роботі потужність експозиційної дози опромінення визначається у мікрорентгенах за годину (мкР/год). |
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
або
.