atomfysik 9. klasse

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


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


• Mål tykkelsen på glas- og plastikpladen, og noter resultatel i skemaet. I

l. måling

2. måling

3. måling

4. måling

5. måling

Gennemsnit


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


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


• 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?

atomfysik 9. klasse

Documents