5.2.21- С использованием многоканального анализатора

В результате измерений могут получиться подобные результаты:

при

Z (золото) = 79

N(алюминий) = 5,9 · 10^{28 м-3}

= 8,854 · 10^-12Ф/м

= 1,602 · 10^-19Кл

= 3 МэВ = 4,8 · 10^-13 Дж

значение , полученное при помощи формулы (2), равно 21 м^-1, а при

= 20,16 мм = 0,02016 м

= 370 кБк = 2,22·10⁷ мин^-1

= 6 см² = 6·10^-4 м²

= 1,5 мкм = 1,5·10^-6 м

= 15 мм² = 15·10^-6 м² (при использовании детектора 09099.00)

= 3,1 ·cos мин^-1

Таблица 3: Прямое рассеивание

На рис. 11 представлен график полученных данных.

Вопросы

Полученные в ходе измерения данные могут не совпадать сданными, вычисленными по формуле, по трем причинам:

• Предполагаемое значение энергии частиц = 3 МэВ немного завышено. При распаде Am-241 выделяется = 5,5 МэВ, средняя энергия частиц накрытого источника, использовавшегося в данном эксперименте, составляет около 4 МэВ, но после прохождения золотой фольги толщиной 1,5 мкм ее значение ниже 3 МэВ. При более достоверных подсчетах можно определить значение распределения энергии в каждом слое фольги с вероятностью рассеивания, поскольку предполагаемое значение скорости рассеяния обратно пропорционально квадрату энергии частиц, а значит зависит от самой энергии.

• Толщина фольги изменяет угол, а также энергию частиц вследствие торможения при прохождении через вещество (можно пренебречь). При значениях углов больше 75º или меньше 6 см это приводит к более высоким скоростям частиц, которые можно измерить, уменьшив срез, например, до 1%.

При малых углах или большом наблюдаются частицы, рассеянные электронами, о чем свидетельствует значительное увеличение падений в этом диапазоне, не учтенное в формуле Резерфорда.

Однако полученные результаты лежат в пределах предполагаемых значений. Кроме этого, видно, что существует схема отклонения частиц высоких энергий под большими углами, которую можно объяснить наличием тяжелых частиц в атоме.

Таблица 4: Сравнение скоростей рассеивания при = 1,5 мкм, золото (Z = 79) и алюминий (Z = 13) при = 11 см,= 40,3º,

N(алюминий) = 6,0·10^{28 м-3 и других значениях, указанных выше.}

В таблице 4 представлены примеры результатов измерения рассеяния при наличии тяжелых и легких элементов. Из таблицы видно, что скорость рассеяния ниже у элементов с меньшим атомным числом. Поскольку толщина уровня алюминия и плотность частиц на единицу площади больше, то средняя энергия частиц меньше по сравнению с энергией для золота. Таким образом, в ходе эксперимента предполагалось получить более высокое значение скорости частиц, чем указано в теоретических сведениях. Однако энергия рассеянных частиц может быть настолько малой, что некоторые из них остались неучтенными, т.к. значение их энергий было ниже установленного среза. Погрешность вследствие малого числа падений составляет =26%. Однако результаты эксперимента лежат в пределах допустимых значений.

Рис. 11: График зависимости скорости рассеяния от угла рассеяния (теоретические и экспериментальные значения).