Номер 6, страница 248 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 63. Действия радиоактивных излучений и их применение - номер 6, страница 248.

Условие.

6. Объясните устройство и принцип действия счётчика Гейгера.

Решение.

5. Каковы меры защиты от радиоактивного излучения?
Для защиты от ионизирующего излучения применяются три основных принципа: защита временем, расстоянием и экранированием, а также организационно-технические меры.
1. Защита временем. Эта мера заключается в сокращении времени нахождения в поле действия излучения. Поглощённая доза прямо пропорциональна времени облучения, поэтому чем меньше время контакта с источником, тем меньше полученная доза.
2. Защита расстоянием. Интенсивность излучения от точечного источника уменьшается пропорционально квадрату расстояния от него. Следовательно, необходимо максимально возможное удаление от источника радиации. Например, увеличение расстояния в 2 раза снижает мощность дозы в 4 раза.
3. Защита экранированием. Между источником излучения и человеком устанавливаются защитные экраны из материалов, поглощающих излучение. Выбор материала и толщины экрана зависит от вида и энергии излучения:
- Альфа-излучение ($\alpha$-частицы) имеет очень низкую проникающую способность и полностью задерживается листом бумаги или даже несколькими сантиметрами воздуха. Основную опасность представляет при попадании радиоактивных веществ внутрь организма (ингаляционно или с пищей).
- Бета-излучение ($\beta$-частицы) обладает большей проникающей способностью. Для защиты от него используют экраны из материалов с небольшим атомным номером, например, алюминия, органического стекла (плексигласа) или пластика толщиной в несколько миллиметров.
- Гамма-излучение ($\gamma$-кванты) и рентгеновское излучение являются электромагнитными волнами с высокой проникающей способностью. Для защиты от них требуются плотные и тяжёлые материалы, такие как свинец, бетон, сталь, вольфрам.
К дополнительным мерам относятся герметизация радиоактивных источников, использование средств индивидуальной защиты (специальная одежда, респираторы, перчатки) и дозиметрический контроль.
Ответ: Основными мерами защиты от радиоактивного излучения являются: сокращение времени пребывания вблизи источника, увеличение расстояния до него, а также использование защитных экранов из материалов, эффективно поглощающих данный вид излучения (например, свинец или бетон для гамма-лучей, алюминий для бета-частиц).

6. Объясните устройство и принцип действия счётчика Гейгера.
Счётчик Гейгера (или счётчик Гейгера-Мюллера) — это газоразрядный детектор, предназначенный для обнаружения и измерения ионизирующего излучения.
Устройство:
Главной частью прибора является трубка Гейгера-Мюллера. Это герметичный резервуар (часто в форме металлического или стеклянного цилиндра), заполненный инертным газом (например, аргоном, неоном) под низким давлением. Внутри трубки расположены два электрода: стенки цилиндра служат катодом (отрицательный электрод), а тонкая металлическая нить, натянутая вдоль оси цилиндра, — анодом (положительный электрод). К электродам от внешнего источника подаётся высокое напряжение (несколько сотен вольт), создающее сильное электрическое поле. Трубка соединена с электронной схемой, которая регистрирует импульсы и выводит информацию на дисплей, в виде звуковых щелчков или световых сигналов.
Принцип действия:
Принцип работы счётчика основан на явлении ударной ионизации газа.
1. Ионизирующая частица ($\alpha$, $\beta$) или $\gamma$-квант, пролетая через рабочий объём трубки, сталкивается с атомами газа и выбивает из них электроны. В результате образуются свободные электроны и положительно заряженные ионы газа.
2. Под действием сильного электрического поля свободные электроны начинают двигаться к аноду, ускоряясь на своём пути. При достаточной энергии они, в свою очередь, сталкиваются с другими атомами газа и ионизируют их, создавая новые электроны. Этот процесс лавинообразно нарастает, и к аноду устремляется целый поток электронов. Это явление называется газовым усилением или таунсендовским разрядом.
3. Вся электронная лавина достигает анода практически одновременно, что приводит к возникновению короткого, но мощного импульса электрического тока во внешней цепи.
4. Чтобы счётчик мог зарегистрировать следующую частицу, возникший разряд необходимо погасить. Для этого в газ добавляют специальные "гасящие" примеси (например, пары спирта или галогенов), которые поглощают энергию положительных ионов и предотвращают возникновение вторичных разрядов. После гашения разряда счётчик снова готов к работе.
5. Электронная схема регистрирует каждый такой импульс тока. Частота следования импульсов пропорциональна интенсивности излучения, что позволяет оценить уровень радиации.
Ответ: Устройство счётчика Гейгера включает газонаполненную трубку с двумя электродами (анод и катод), источник высокого напряжения и регистрирующую электронику. Принцип действия основан на том, что ионизирующая частица, попадая в трубку, вызывает ионизацию газа. В сильном электрическом поле эта первичная ионизация приводит к возникновению лавинного газового разряда, который фиксируется схемой в виде электрического импульса. Количество импульсов в единицу времени характеризует интенсивность излучения.