Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце




Скачать 53.23 Kb.
НазваниеЛабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце
Дата публикации24.07.2013
Размер53.23 Kb.
ТипЛабораторная работа
zadocs.ru > Астрономия > Лабораторная работа

Лабораторная работа №8




Изучение поглощения космического излучения в свинце



Цель работы: изучение зависимости интенсивности падающего космического излучения от толщины пройденных им свинцовых пластин.

Содержание работы



Космические лучи - это заполняющие все космическое пространство микрочастицы с высокой энергией, называемые также первичным космическим излучением. В пределах солнечной системы оно изотропно и постоянно во времени. Интенсивность его составляет 2-4 частиц/(см2 сек). Анализ химического состава первичных космических лучей показывает, что они, как и все вещество, состоят в основном из протонов (более 90%) и -частиц (около 7%), малое процентное содержание составляют также тяжелые ядра, электроны, позитроны, нейтрино и -кванты. В первичном излучении мы можем разделить постоянную (блуждающие галактические лучи) и временную (испускаемые солнцем высокоэнергичные заряженные частицы) составляющие.

Для космических лучей характерно распределение по энергиям. Средняя энергия космической частицы 10 ГэВ. Энергетический спектр охватывает широкий спектр энергий вплоть до сверхвысоких (>1019-1020 эВ), однако содержание таких галактических частиц очень мало. Солнечные космические лучи имеют, как правило, меньшую энергию(<400 МэВ), но весьма большую интенсивность (порядка 106 - 108 частиц/см2сек). Однако в периоды солнечной активности возможны вспышки на Солнце, и тогда их энергия достигает нескольких ГэВ.

Вторичное космическое излучение возникает вследствие прохождения космических лучей через атмосферу по пути к Земле. Оно состоит из следующих компонент:

1) адронная (ядерно-активная) компонента, взаимодействующая с ядрами элементов, составляющих атмосферный слой, состоит из нуклонов и мезонов.

2) жесткая (мюонная) компонента, которая генерируется в результате распада заряженных пионов.

3) мягкая (электронно-фотонная) компонента, возникающая из-за распада нейтральных пионов с образованием квантов высокой энергии, которые при столкновении с атомным ядром рождают электронно-позитронную пару, последняя в свою очередь испускает тормозные кванты, создавая лавинообразный процесс, происходящий до тех пор, пока энергия не уменьшится до критической энергии в воздухе порядка 72 МэВ.

Атмосфера сильно поглощает адронную и мягкую компоненты вторичного излучения, до Земли доходят фактически только высокоэнергетические галактические лучи с энергией более 1010 эВ, так, например, на уровне моря, интенсивности жесткой и мягкой компонент составляют :

Iж = 1,7 *10(-2) част/см2с,
Iм = 0,7 *10(-2) част/см2с.

В предлагаемой работе исследуется прохождение космических лучей через вещество - набор свинцовых пластин. Сам рассматриваемый процесс очень сложен, и для получения полной картины прохождения высокоэнергичных частиц через вещество необходим учет многих факторов, характеризующих не только частицу (масса, заряд, энергия и др.), но и вещество (плотность, атомный номер и др.). Упрощая рассмотрение, мы предположим, что частица при прохождении через свинцовые пластины теряет часть своей энергии либо, потеряв всю энергию, останавливается. В эксперименте измеряется зависимость интенсивности космического излучения от толщины свинцовых пластин. С потерей энергии частицей уменьшается интенсивность вторичного космического излучения, которое ослабляется за счет сильновзаимодействующих частиц мягкой компоненты, практически полностью поглощаемой слоем вещества - свинцовыми пластинами. Это позволяет измерить отношение интенсивностей жесткой компоненты, имеющей большую проникающую способность (Iж), к суммарной интенсивности в отсутствии пластин:
I0 = Iм + Iж.
Необходимо учитывать, что измерения проводятся в лаборатории, и мягкая компонента излучения практически полностью поглощается перекрытиями, поэтому доля мягкой компоненты, дошедшей до пластин и способной в них поглотиться, мала по сравнению с полным потоком вторичного излучения, и реально мы оцениваем только верхнюю границу отношения Iм/Iж. Все измерения проводятся при вертикальном падении лучей, соответствующем максимуму интенсивности космического излучения.

^

Приборы и оборудование


Принципиальная схема установки приведена на рис.1.





Рис.1.

“Космический телескоп” состоит из нескольких рядов параллельно включенных счетчиков Гейгера - Мюллера. Он позволяет регистрировать только частицы, пролетевшие через все счетчики, что достигается с помощью схемы совпадений, посылающей в этом случае импульс напряжения на пересчетную схему.

Телескоп КТ может поворачиваться вокруг оси крепления его к стойке на угол , считываемый на круговом лимбе прибора. Установка способна регистрировать частицы, летящие в пределах изменения этого угла.

Блок управления и индикации (БУИ) установки содержит:

1. Таймер с максимальным временем измерения 999 с.

2. Высоковольтный выпрямитель для питания счетчиков.

3. Схему совпадений.

4. Блок пересчета импульсов.

В БУИ имеются следующие кнопки управления:

“Сеть” (на задней панели прибора) - включает питание блоков 220 В.

“Пуск” - включает таймер и отсчет измеряемых импульсов одновременно.

“Стоп” - одновременная их остановка.

“Сброс” - обнуляет их показания.

“Время” - устанавливает необходимое время измерения.

На табло измерительного блока индикатор “количество частиц” показывает число зарегистрированных частиц, а “секунды” - показывает длительность интервала счета.

^

Порядок выполнения работы





  1. Подготовить установку к измерениям. Нажать кнопку “Сеть”, дать прогреться 5 мин. Отодвинуть свинцовые пластины с пути лучей. Нажать кнопку “Сброс”, при этом во всех разрядах индикаторов должны высветиться нули.

  2. Нажать кнопку “установка”, загорится лампочка справа от кнопки. Выставить время измерения (15 мин.) кнопками “+” и “-”. Повторным нажатием кнопки “установка” отключить соответствующий режим.

  3. Нажать кнопки “Сброс” и “Пуск”, дождаться окончания счета импульсов.

  4. Повторить измерения п. 3 (за то же самое время для удобства расчетов), каждый раз увеличивая число пластин на пути космических лучей.

  5. Для лучшей точности провести измерения 2-3 раза. Данные занести в таблицу:

N опыта

d,см

Ni

(N)

Iм/Iж



















  1. Найти среднее значение числа импульсов N в каждом цикле измерений. Определить погрешность величины Ni ( Ni = N- Ni) в каждом цикле измерений, а также относительную погрешность:


(N) =  Ni / Ni , (1)
6. Построить кривую поглощения Ni =f(d) (рис.2):

7. По формуле (2):
, (2)
с учетом погрешности измерения найти верхнюю границу отношения интенсивностей мягкой и жесткой компонент космического излучения, проникающих в лабораторию.

Контрольные вопросы



1. Что такое первичное и вторичное космическое излучение.

2. Что входит в состав вторичного космического излучения.

3. Каковы компоненты первичного космического излучения.

4. Почему интенсивность прошедших через свинцовый слой лучей мало отличается от интенсивности падающего космического излучения.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа по курсу «Экология» «исследование защиты от микроволнового излучения»
Целью настоящей работы является изучение характеристик электромагнитных полей и излучений, нормативных требований к ним, методики...

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа №1
Цели и задачи: начальное знакомство с системой, вход в систему, работа в терминальном режиме, изучение основных команд Unix, изучение...

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа №2 Изучение основных принципов построения sdh цель работы
Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования Синхронной Цифровой Иерархии sdh. Изучение структуры и состава информационных...

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа № Лабораторная работа №3 Тема: «Работа с панелью...
Основные приемы работы(контекстное меню, выделение, группирование объектов, перетаскивание мышью, получение справки)

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа №7
Изучение конструкций и определение технико-эксплуатационных показателей строительных кранов

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа №5. Генерация отчетов в субд access лабораторная...
Лабораторная работа №3. Изменения экранного образа таблицы в субд access лабораторная работа №4. Простые и сложные запросы к базе...

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа №1
Цель работы: изучение технологических процессов сборки и монтажа бескорпусных полупроводниковых больших интегральных микросхем

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце icon1. Основные понятия передачи теплоты излучением
Поэтому процессы поглощения и излучения лучистой энергии описываются законами квантовой механики, а процессы распространения энергии...

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа №6
Изучение конструкций и определение технико-эксплуатационных показателей машин для уплотнения грунта и резания мерзлых грунтов

Лабораторная работа №8 Изучение поглощения космического излучения в свинце iconЛабораторная работа №2 тема : изучение аквариумных растений
Короткая Л. И., Литвинова Т. А., Соколов О. А., Коваленко Ю. С. «Кошки, собаки, попугаи и др.» Киев, 1994

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов