要求实用:平方反比定律的伽玛辐射
实验目的
本实验的目的是验证已知伽玛发射源的伽玛辐射的平方反比定律
变量
- 独立变量=源计数率/活跃度,C
- 因变量=源与探测器之间的距离,x(m)
- 控制变量
- 每次测量的时间间隔
- 同样厚度的铝箔
- 相同的源
设备清单
- 决议设备:
- 米尺= 1毫米
- 秒表= 0.01秒
方法
准备进行平方反比法调查
- 在没有伽玛源的房间里,用盖革穆勒管测量背景辐射,取几个读数并找到平均值
- 接下来,将伽玛源置于距离GM管设定的起始距离(例如5厘米),并在60秒内测量计数次数
- 记录每个距离的3个测量值并取平均值
- 重复这个动作,每隔5厘米往上做几次
- 合适的结果表可能是这样的:
结果分析
- 根据平方反比定律,强度,我,来自一个点的γ辐射取决于距离,x,从源头
- 强度与校正计数率C成正比,所以
- 将其与直线方程y = mx进行比较
- y =C(数分钟1)
- X = 1/x2(m2)
- 梯度=常数,k
- 将每个距离平方,并从每个计数率读数中减去背景辐射
- 绘制修正后的每分钟计数率与1/的关系图x2
- 如果它是一条穿过原点的直线图,这表明它们成正比,并证实了平方反比关系
直线图验证平方反比关系。点离直线越近,实验就越能证明这种关系
实验评估
系统误差:
- 盖革计数器可能存在一个叫做“死时间”的问题
- 这是指在~100 μs内同时发生多个计数,而计数器只记录一个
- 这在老式探测器中是一个更常见的问题,所以使用更现代的盖革计数器应该可以减少这个问题
- 源可能不是纯的伽玛发射体
- 为了防止任何alpha或beta辐射被测量,盖革-穆勒管应该用2-3毫米的铝板进行屏蔽
随机误差:
- 放射性衰变是随机所以重复读数在这个实验中是至关重要的
- 在尽可能长的时间跨度内测量计数
- 较大的计数有助于减少较小读数所固有的统计百分比不确定性
- 这是因为误差百分比与计数的平方根的反比成正比
安全注意事项
- 对于源:
- 不使用时,将它放在铅衬里的盒子里,以减少曝光时间
- 用长钳夹住
- 不要将光源指向任何人,并保持较远的距离(因为活跃度按平方反比定律减少)
- 必须穿安全服,如实验服、手套和护目镜
工作的例子
学生在实验室测量本底辐射数,并得到下列读数:这名学生正试图用镭226样本验证伽马射线的平方反比定律。他收集了以下数据:使用此数据来确定学生的数据是否遵循平方反比定律。确定图形梯度的不确定度。
第一步:确定背景辐射的平均值
步骤2:计算C(校正平均计数率)和C1/2
步骤3:绘制C的图形1/2在x上画一条最适合的线
-
- 图表显示C1/2与x成正比,因此,数据遵循平方反比定律
第四步:确定读数中的不确定度
步骤5:绘制错误条并画出最不匹配的线
步骤6:计算梯度中的不确定度