2020-05-12
1139
Цель работы: экспериментальным путем проверить закон радиоактивного распада.
Оборудование: 128 монет, банка, разнос.
Теоретическое обоснование. В результате радиоактивного распада число радиоактивных ядер данного изотопа уменьшается со временем, превращаясь в другие ядра. Опыт показывает, что для каждого вида времени, за который распадается половина начального числа атомов. Чем меньше период полураспада данного изотопа, тем большее число атомов распадается ежесекундно и поэтому тем выше радиоактивность.
Найдем, по какому закону уменьшается со временем число атомов N данного изотопа вследствие радиоактивного распада – другими словами, определим зависимость N(t). Обозначим число атомов в начальный момент (t=0) как N0, т.е N(0)=N0. Через время t=T, равное периоду полураспада, число атомов будет вдвое меньше начального, поэтому N(t)=N0/2. По истечении каждого следующего промежутка времени Т число атомов уменьшается вдвое, поэтому N(2t)=N0/22, N(3t)=N0/23 и так далее.
Через время t=nT останется N(nT)=N02-n атомов. Поскольку получаем закон радиоактивного распада: n=t/T, получаем закон радиоактивного распада: N(nT)=N0 ∙ 2t/T
|
|
|
Закон распада атомов не является законом, который управляет распадом одного атома, так как нельзя предугадать, когда произойдет этот распад. Распад атома не зависит от его возраста, т.е атомы «не стареют».
За время Т каждое из радиоактивных ядер распадается с вероятностью 
.
Процесс радиоактивного распада можно промоделировать подбрасыванием монет, при котором с той вероятностью ½ выпадают «орел» или «решка». Примем, что если выпадает «орел», ядро уцелело, если же «решка» - распалось. Каждое бросание монет соответствует промежутка времени, равного периоду полураспада.
Вопросы для самоконтроля по теории
1. В чем заключается явление радиоактивности?
2. Какова природа радиоактивного излучения?
3. Напишите закон радиоактивного распада.
Практическая работа.
1. Отсчитайте начальное количество монет N0= 128, перемешайте их в банке и высыпьте на разнос.
2. Подсчитайте число «нераспавшихся» монет (т.е. число монет, лежащих «орлом» вверх), соберите их обратно в банку, снова перемешайте и высыпьте на разнос.
3. Опыт повторите 10 раз.
4. Заполните таблицу.
Серия 1.
| Количество бросаний, n=t/T | Количество «нераспавшихся» монет, N | Количество «распавшихся» монет, N,= N=N0 |
| 0 | ||
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 | ||
| 6 | ||
| 7 | ||
| 8 | ||
| 9 | ||
| 10 |
5. Повторите серию бросаний монет еще дважды, начиная каждый раз с N=128.
Серия 2.
| Количество бросаний, n=t/T | Количество «нераспавшихся» монет, N | Количество «распавшихся» монет, N,= N=N0 |
| 0 | 128 | 0 |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 | ||
| 6 | ||
| 7 | ||
| 8 | ||
| 9 | ||
| 10 |
|
|
|
Серия 3.
| Количество бросаний, n=t/T | Количество «нераспавшихся» монет, N | Количество «распавшихся» монет, N,= N=N0 |
| 0 | 128 | 0 |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 | ||
| 6 | ||
| 7 | ||
| 8 | ||
| 9 | ||
| 10 |
6. Подобрав удобный масштаб, постройте график зависимости соответствующий формуле N=N02-n. Удобнее чертить графики для разных серий разными цветами.
7. Запишите вывод: что Вы измеряли и какой получен результат.
Контрольные вопросы.
1. Для обнаружения мощности течи в трубопроводах, закрытых глубоко в землю, в транспортируемую жидкость добавляют радиоактивные вещества. Как, используя счетчик Гейгера, определить место течи?
2. Почему нейтроны являются наиболее эффективными снарядами при бомбардировке ядер, чем заряженные частицы, испускаемые радиоактивными элементами?
3. Существует ли предел мощности ядерного и термоядерного взрывов?
4. В чем различие процессов деления ядер урана в реакторе и атомной бомбе?
Лабораторная работа №13
