Fysik og Kemi Bo Damgaard • Hans Lutken Anette Sønderup • Peter Anker Thorsen
Fysik og Kemi
Bo Damgaard • Hans Lutken Anette Sønderup • Peter Anker Thorsen
Indholdsfortegnelse
4.1 Atom 48
4.2 Baggrundsstråling 1 49
4.3 Baggrundsstråling 2 50
4.4 Ioniserende stråler 51
4.5 Alfa-partikler 52
4.6 Alfa-partikler i luft 53
4.7 Beta-parlikler A 54
4.8 Beta-partikler B 55
4.9 Gamma-partikler A 56
4.10 Gamma-partikler B 57
4.11 Radioaktive nuklider 58
4.12 Radioaktivt støv 59 opgives ikke
4.13 Halveringstiden for barium A 60
4.14 Halveringstiden for barium B 61
4.15 Halveringstid og terninger A 62
4.16 Halveringstid og terninger B 63
4.17 Halveringstid 64
"""' '".• ••. • . • .• l .....
."
Atomet ". ... --- ............ ~
_ •. -~ " ' •• •.,~ . - r-r- ....•. . • •..• _ _
-: I .""""<~------Tjek din viden om atomet. ,," \
" \,I"
, " ll, ,• Atommasse måles i _ , ~---...."r---------I ,
J , , I
• Skriv navnene på partiklerne i atomet. , .c;<~~/~--------, I
I " \ I
• Hvad angiver tallene i den \ \
kernefysiske skrivemåde? \ , , ....
4
2 e • Tegn atomkernen til kulstof-isotopen l~ C.
• Hvor mange neutroner og protoner er der i Plutonium-isoLpen ' ;':Pu?
I
• Hvilken masse har ~; Cl? _
• En kulstof-isotop har 8 neutroner. :Skriv isotopen på den kernefysiske skrivemåde: ------7--
!
• En uran-isotop har 146 neutroner. Skriv isotopen på den kernefysiske skrivemåde: --:--__
I • I atomkernen virker elektriske frastødningskræfter og kortrækkende kernekræfter.
Tegn og fortæl om disse kræfter.
Baggrundsstråling1 Mål baggrundsstrålingen i fysiklokalet.
~-----
I • Sørg for, at der ikke er nogen radioaktive kilder i nærheden,
som kan påvirke GM-røret.
• Anbring GM-røret, så den peger tilfældigt ud i lokalet.
• Mål baggrundsstrålingen i 10 sekunder.
• Gentag forsøget 5 gange, og noter resultaterne i skemaet.
Måling nr.
Impulser
• Find størsteværdien.
l 2 3 4 I 5
I i
I Find mindsteværdien.
Gennemsnit
_
• Slå højtaleren til, så I kan høre klikkene fra de registreredl impulser. Beskriv regelmæssigheden i den måde, impulserne kommh på?
I
I • Hvorfor varierer baggrundsstrålingen over korte tidsrum? l
I
.' ~., ...J.' ',
Baggrundsstråling 2 l I
Undersøg, hvordan baggrundsstrålingen varierer gennem en time.
- Pasco Interface - Computer - GM-rør - l stativ
• Tænd for interfacet og computeren. Start programmet Science Workshop. Slut GM-røret til Digital Indgang A. Vælg "GM-sensor Ny målemetode". Vælg "Filer" fra menuen. Vælg "Åbn". Find forsøget p9f1.sws.
• Sæt GM-røret fast i et stativ, så røret peger ud i lokalet.
Filen, som er åbnet i Science Workshop, registrerer baggrundsstrålingen hvert 10. sekund gennem en time.
• Analyser måleresultaterne.
Størsteværdi: _ Mindsteværdi: _
Gennemsnit:
• Udarbejd et histogram over måleresultaterne. Brug grafvinduet i Science Workshop eller et regneark. Hvad fortæller histogrammet om baggrundsstrålingen?
IPartikler medfart I-----------------+----------f---::~II 4.4 Ii i
. -:<~ : . ' " i" ' '-' -
Ioniserende stråler .... " .> 1
Undersøg, hvordan tælletaUet varierer gennem mange målinger.
- Pasco Interface - Computer - GM-rør - 1 stativ - 1 radioaktiv kilde
• Hent en radioaktiv kilde hos din lærer. Hvilken kilde har du fået? _
• Spænd kilden fast i stativet. Tænd for interfacet og computeren. I Start programmet Science Workshop. I Slut GM-røret til Digital Indgang A. Vælg "GM-sensor Ny målemetode". Vælg "Filer" fra menuen. Vælg .Åbn". I
Find forsøget p9f2.sws. I
I • Sæt GM-røret fast i et stativ, så rørets afstand til den radioaktive kilde er ca. 1 cm.
I Filen, som er åbnet i Science Workshop, registrerer de ioniserende stråler fra kilden hvert 10. sekund gennem en time.
• Analyser måleresultaterne.
Størsteværdi: Mindsteværdi: --;--_
Gennemsnit:
• Udarbejd et histogram over måleresultaterne. Brug grafvinduet i Science Workshop eller et regneark.
Hvad fortæller histogrammet om udsendelsen af ioniserende stråler fra en radioaktiv kilde?
Alfa-partikler I
Undersøg alfa-partiklers evne til at trænge igennem forskellige materialer.
- GM-rør - Alfa-kilde - Papirstykker - Hæfte - Bog - Aluminiumplader - Blyplader - Stativ til plader
I
• Find baggrundsstrålingen i 100 sekunder og divider med 10: _
I
Ii
• Anbring alfa-kilden ca. 1 cm fra GM-røret.Placer forskellige materialer mellem alfa-kilden og Glvl-røret,og undersøg, om alfa-partikler kan trænge gennem materialerne.
II
• Mål 5 gange i 10 sekunder, og noter resultaterne i skemaet.
Uden afskærmning
1. måling
2. måling
3. måling
4. måling
5. måling
Gennemsnit
Gennemsnit minus baggrund
Papir l lag
I
i
i
II
! Plastfilm Aluminium l lag 0,5 mm tykt
I I
!
,
i I
i I
!
!
II
Kilden udsender både alfa- og gamma-stråler. Gamma-stråler kan trænge gennem 1 mm aluminium.
• Hvad viser forsøgene om alfa-strålerne?
.- ~, }. - !
i. i
Alfa-partikler i luft Undersøg, hvor langt alfa-partikler kan bevæge sig i luft.
• Planlæg nogle målinger, der kan vise, hvor langt alfa-partiklerne bevæger sig fra alfa-kilden. I Tegn og beskriv, hvad du vil gøre.
• Gennemfør forsøget, og noter måleresultaterne.
• Hvad viser forsøget om alfa-partikler?
"~ <: . ;'. '" : ;'.'.''" .; (-: :,'. . ,/ v! . c .
Beta-partikler A ' ; , . , Undersøg beta-partiklers evne til at trænge igennem pa~ og papir.
I
• Du skal bruge de samme materialer som i øvelse 4.5, men alfa-kilden skal erstattes af en beta-kilde.
• Find baggrundsstrålingen i 10 sekunder. _
• Gennemfør en forsøgsrække, der viser, hvor gennemtrængende beta-partikler er. Hold hele tiden en fast afstand mellem kilden og GM-røret på f.eks. 5 cm. Kilde og GM-rør må ikke flyttes under forsøget!
• Mål for hvert materiale 5 gange i 10 sekunder, og noter resultaterne i skemaet. l
1. måling
Uden afskærmning
Papir 1 lag
I
I
I
Hæfte Bog
2. måling I: I
3. måling I
4. måling
5. måling
I I I
Gennemsnit
Gennemsnit minus baggrund
I
I
Beta-partikler B Undersøg beta-partiklers evne til at trænge gennem anare materialer.
Aluminium 0,5 mm
Aluminium 3mm
Glas i2mm
Plastik 3mm
Bly 2mm
1. måling I 2. måling I
I
3. målingI
4. måling \
5. måling I Gennemsnit I
I Gennemsnitminus baggrund
IIII I ,
• Hvad viser forsøget om beta-partikler?
. . -.. ", . ""
; : :<~ . '>.;.::.'- ~ -:" . ~- _:,:~~ t f >.<< ., ••1 • "f ."" ,V -'.'., . '. ' 1,< :.;, .
Gamma-partikler A Undersøg gamma-partiklers evne til at trænge igennemforskellige materialer.
I • Du skal bruge samme materialer og metode som i forsøg 4.7,
men beta-kilden skal skiftes ud med en gamma-kilde.
• Mål for hvert materiale og hver tykkelse 5 gange i 10 sekunder,og noter resultaterne i skemaet. I
I
Uden afskærmning
Papir l lag
I ,
Hæfte Bog
1. måling
2. måling
3. måling
4. måling
5. måling
Gennemsnit
Gennemsnit minus baggrund
• Mål tykkelsen på glas- og plastikpladen, og noter resultatel i skemaet. I
l. måling
2. måling
3. måling
4. måling
5. måling
Gennemsnit
Gennemsnit minus baggrund
Aluminium 0,5 mm
Aluminium 3mm
I
Glas mm
I I
I
I I I I
I I I
I I I
I I
I
I
Plastik mm
.:, . - , ' ·. .:' - .
'.~ " " i ,Gamma-partikler B : '.
Undersøg gamma-partiklers evne til at trænge gennem bly.
• Hvorfor er det relevant at undersøge, hvor mange lag bly gamma-partikleme kan passere igennem?
I
I I I
I
6 mm bly 8 mm bly
, l I
i i
1. måling
2. måling
3. måling
4. måling
5. måling
Gennemsnit
Gennemsnit minus baggrund
2 mm bly 4 mm bly
16 mm bly 10 mm bly 12 mm bly 14 mm bly
1. måling
2. måling
3. måling
4. måling
5. måling
Gennemsnit
Gennemsnit minus baggrund
• Hvad viser forsøget om gamma-partikler?
I . I
Radioaktive nuklider Hvad dannes, når et radioaktivt nuklid udsender en partikel,
I • Uran-isotopen 2~~ U er radioaktiv og udsender en alfa-partikel.
Beskriv reaktionen. I
238U ~ + 4He ~ 2
Hvad hedder det nye grundstof, der er dannet? --;. _
• Thorium-isotopen 2~~ Th er radioaktiv og udsender en alfaJtPartikel. Beskriv reaktionen.
232Th ~ 90 +
Hvad hedder det nye grundstof, der er dannet? --+ _
• Strontium-isotopen f Sr er radioaktiv og udsender en beta~partikel. Beskriv reaktionen. I
90 38 Sr ~ + e
Hvad hedder det nye grundstof, der er dannet? -------c-------
• Jod-isotopen I;; I er radioaktiv og udsender en beta-partikJl. Beskriv reaktionen.
+ e
Hvad hedder det nye grundstof, der er dannet? +-- _
i
• Radon-isotopen 2~~ Rn er radioaktiv og udsender en alfa-partikel. Beskriv reaktionen.
222Rn ~ +86
Hvad hedder det nye grundstof, der er dannet? ..;-- _
I • Cobalt-isotopen ~~ Co er radioaktiv og udsender beta-partikler.
Beskriv reaktionen. I
60Co 27 +
IHvad hedder det nye grundstof, der er dannet? -:-- _
IPartiklermedfart I ,.-,--"-- T o- - . I
Halveringstidenf~ ;b~~i~;;~ .... .i
Find halveringstiden for barium-137, l~~Ba, der Udsendlr gamma-partikler.
Materialer
- GM-rør - Stativ - Reagensglas - Bariumkilde-generator
I~ ~ Ba er en åben radioaktiv kilde. Derfor må forsøget kun udføres af læreren.
• Klargør forsøgsopstillingen, og mål baggrundsstrålingen.
Mål i 100 sekunder _
På 10 sekunder er baggrundsstrålingen B = __+_I
• Læreren "malker" generatoren med en udtræksvæske, som kan opløse barium. Væsken med 1 ~~Ba dryppes ned i et reagensglas, indtil der er ca. l cm i glasset. Derefter flyttes reagensglasset hurtigt over til GM-røren.
• Aktiviteten måles hvert halve minut. Tælling i 10 sekunder, pause i 20 sekunder. Tælling igen i 10 sekunder o.s.v.
• Noter måleresultaterne i skemaet.
Tid i min. O 1 2 1 l! 21 2! 3 3!
Impulser N I N-B I
Tid i min. 4 4! 5 5! 61 6! 7 7!
Impulser N I I
N-B I
I
Tid i min. 8 8! 9 9! I
10 I
IO! 11 Ilt
Impulser N I N-B
I
'~:'I::~ i n9st iden for bari~m~ Databehandling. I
• Afbild (N - B) i et koordinatsystem som vist.
l • Tegn en glat kurve gennem punkterne. Find bariums halveringstid ud fra grafen.
Halveringstiden aflæst fra grafen er _
• Sammenlign den fundne halveringstid med tabelværdien fbr bariums halveringstid.
Se side 70 i elevbogen. Bariums halveringstid er -;--I __
I • Hvad kan være årsagen til evt. afvigelser?