Лабораторная работа №6 Измерение естественного радиационного фона дозиметром (выполняется коллективно под руководством учителя) Цель работы Измерить мощность дозы радиоактивного…
Лабораторная работа №6 Измерение естественного радиационного фона дозиметром (выполняется коллективно под руководством учителя) Цель работы Измерить мощность дозы радиоактивного фона бытовым дозиметром. Оборудование Дозиметр «Сосна» (рис. 200). Рис. 200 Толкование используемых терминов Фон радиоактивный — естественный радиационный фон, создаваемый ионизирующим излучением, источником которого являются космические лучи и так называемые естественные радионуклиды (т. е. существующие в природе ядра радиоактивных элементов). Ионизирующее излучение — различные виды частиц и физических полей, способных ионизировать вещество. Космические лучи представляют собой поток частиц высоких энергий, приходящих на Землю из космоса (солнечная радиация). Естественные радионуклиды повсеместно присутствуют в окружающей среде, а также в животных и растительных организмах. Фоновому облучению подвергаются все живые организмы Земли, в том числе человек. В зависимости от высоты над уровнем моря и содержания радионуклидов в окружающей среде радиационный фон колеблется в значительных пределах. Для его измерения используют счётчики Гейгера - Мюллера (см. § 54 "Экспериментальные методы исследования частиц"). В бытовых дозиметрах используется счётчик жёсткого (т. е. высокоэнергетического) β- и γ-излучения, способный регистрировать мощность дозы в диапазоне 0,004 - 40 мкР/с (микрорентген в секунду). Указания к работе 1. Положите дозиметр на стол и включите его. 2. Запустите отсчёт импульсов нажатием кнопки «Пуск». 3. Через 40 с подсчёт импульсов будет прекращён (перестанут мерцать точки), на экране высветится значение мощности дозы фонового излучения (в мкР/ч). Цель работы Применить закон сохранения импульса для объяснения движения двух ядер, образовавшихся при делении ядра атома урана. Оборудование Фотография треков заряженных частиц (рис. 201), образовавшихся при делении ядра атома урана. Рис. 201 Пояснения На данной фотографии вы видите треки двух осколков, образовавшихся при делении ядра атома урана, захватившего нейтрон. Ядро урана находилось в точке g, указанной стрелочкой. По трекам видно, что осколки ядра урана разлетелись в противоположных направлениях (излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром одного из атомов фотоэмульсии, в которой он двигался). Задание 1 Пользуясь законом сохранения импульса, объясните, почему осколки, образовавшиеся при делении ядра атома урана, разлетелись в противоположных направлениях. Задание 2 Известно, что осколки ядра урана представляют собой ядра атомов двух разных химических элементов (например, бария, ксенона и др.) из середины таблицы Д. И. Менделеева. Одна из возможных реакций деления урана может быть записана в символическом виде следующим образом: 92U + 0n → 56Ba + zX + 2 ∙ 0n, где символом zX обозначено ядро атома одного из химических элементов. Пользуясь законом сохранения электрического заряда и таблицей Д. И. Менделеева, определите, что это за элемент. распиши используя этот текст лабораторные работы
Конечно! Ниже я подготовил подробное объяснение для выполнения лабораторной работы №6 по измерению радиационного фона и решению заданных вопросов, с учетом целей понять закон сохранения импульса и определить химический элемент по реакции деления урана.
Лабораторная работа №6: Измерение естественного радиационного фона и объяснение деления ядра урана
Часть 1. Измерение радиационного фона
Цель
Измерить мощность дозы радиоактивного фона бытовым дозиметром.
Оборудование
- Дозиметр «Сосна».
- Источник информации: схема и указания по работе (рис. 200).
Процедура
- Положите дозиметр на ровную поверхность, включите его.
- Нажмите кнопку «Пуск», чтобы начать отсчет импульсов.
- Через 40 секунд считайте показания — число импульсов и значение мощности дозы в мкР/ч.
Объяснение
Радиационный фон создается естественным излучением из космоса и радионуклидов в природе. Бытовой дозиметр фиксирует количество ионизирующего излучения, что важно для оценки уровня радиационной опасности.
Часть 2. Объяснение движения ядер при делении урана (задание 1)
Теория
При делении ядра урана (например, U-235) происходит распад на две части — осколки, которые получают определенный импульс. Закон сохранения импульса:
Общий импульс системы до деления равен общему импульсу после деления. В исходном состоянии ядро урана неподвижно, значит его импульс равен нулю.
Объяснение
Поскольку изначальный импульс равен нулю, сумма импульсов осколков после деления должна равняться нулю:
\[
\vec{p}_1 + \vec{p}_2 = 0
\]
Это значит, что осколки разлетаются в противоположных направлениях с равной по модулю скоростью, чтобы сумма их импульсов была нулевой. Поэтому — они движутся в противоположных направлениях.
Часть 3. Определение элемента по реакции деления (задание 2)
Задание
Дана реакция деления урана:
\[
^{92}\mathrm{U} + \text{необнаруженный нейтрон} \rightarrow\ ^{56}\mathrm{Ba} + z\mathrm{X} + 2 \times {}^{0}\mathrm{n}
\]
Нужно определить, что это за элемент «X», основываясь на законах сохранения заряда и таблице Менделеева.
Решение
Шаг 1. Определение заряда ядра
- Уран (U) — элемент с атомным номером Z = 92, значит его заряд равен +92.
Шаг 2. Закон сохранения электрического заряда
Общий заряд до реакции — +92 (ядро урана).
Общий заряд после реакции — сумма зарядов ядер продуктов.
Обозначим:
- \(\mathrm{Z_{Ba}}\) — заряд ядра бария (Ba), его Z = 56.
- \(\mathrm{Z_{X}}\) — заряд ядра продукта «X».
Т.к. сумма зарядов должна сохраняться:
\[
92 = 56 + \mathrm{Z_{X}}
\]
\[
\mathrm{Z_{X}} = 92 - 56 = 36
\]
Шаг 3. Определение элемента «X»
В таблице Менделеева элемент с атомным номером 36 — это ксенон (Xe).
Итог:
Элемент «X» — ксенон (Xe).
Итоговая комбинация реакций:
Произошло деление урана, и одним из продуктов является ядро ксенона. Вероятное уравнение:
\[ ^{92}\mathrm{U} + {}^{0}\mathrm{n} \rightarrow {}^{56}\mathrm{Ba} + {}^{36}\mathrm{Xe} + 2{}^{0}\mathrm{n} \]
Итог:
- При делении урана ядра разлетаются в противоположных направлениях (закон сохранения импульса).
- По реакции определена, что элемент «X» — ксенон (Xe).
Если есть еще вопросы или нужно более подробно разобрать конкретные моменты — скажите!
