Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 18 № 2160
i

Ре­ги­стра­ция за­ря­жен­ных ча­стиц

 

Рас­про­стра­нен­ным при­бо­ром для ре­ги­стра­ции за­ря­жен­ных ча­стиц яв­ля­ет­ся га­зо­раз­ряд­ный счет­чик Гей­ге­ра–Мюл­ле­ра. Га­зо­раз­ряд­ный счет­чик пред­став­ля­ет собой ме­тал­ли­че­ский ци­линдр, по оси ко­то­ро­го на­тя­ну­та тон­кая про­во­ло­ка, изо­ли­ро­ван­ная от ци­лин­дра. Ци­линдр за­пол­ня­ет­ся спе­ци­аль­ной сме­сью газов (на­при­мер, аргон + пары спир­та), дав­ле­ние ко­то­рых 1000–1500 мм рт. ст. Счет­чик вклю­ча­ет­ся в цепь: ци­линдр со­еди­ня­ет­ся с от­ри­ца­тель­ным по­лю­сом ис­точ­ни­ка тока, а нить с по­ло­жи­тель­ным; на них по­да­ет­ся на­пря­же­ние по­ряд­ка 1000 В.

По­па­да­ние в счет­чик быст­рой за­ря­жен­ной ча­сти­цы вы­зы­ва­ет иони­за­цию газа. При этом об­ра­зу­ет­ся сво­бод­ный элек­трон. Он дви­жет­ся к по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ной нити, и в об­ла­сти силь­но­го поля вб­ли­зи нити иони­зи­ру­ет атомы газа. Про­дук­ты иони­за­ции  — элек­тро­ны  — уско­ря­ют­ся полем и в свою оче­редь иони­зи­ру­ют газ, об­ра­зуя новые сво­бод­ные элек­тро­ны, ко­то­рые участ­ву­ют в даль­ней­шей иони­за­ции ато­мов газа.

Число иони­зи­ро­ван­ных ато­мов ла­ви­но­об­раз­но воз­рас­та­ет  — в газе счет­чи­ка вспы­хи­ва­ет элек­три­че­ский раз­ряд. При этом по цепи счет­чи­ка про­хо­дит крат­ко­вре­мен­ный им­пульс элек­три­че­ско­го тока. От­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные элек­тро­ны со­би­ра­ют­ся вб­ли­зи нити, а более мас­сив­ные по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ные ионы мед­лен­но дви­жут­ся к стен­кам ци­лин­дра. Элек­тро­ны умень­ша­ют по­ло­жи­тель­ный заряд нити, а по­ло­жи­тель­ные ионы  — от­ри­ца­тель­ный заряд ци­лин­дра; со­от­вет­ствен­но, элек­три­че­ское поле внут­ри ци­лин­дра осла­бе­ва­ет. Через про­ме­жу­ток вре­ме­ни по­ряд­ка мик­ро­се­кун­ды поле ослаб­ля­ет­ся на­столь­ко, что элек­тро­ны не будут иметь ско­ро­сти, не­об­хо­ди­мой для иони­за­ции. Иони­за­ция пре­кра­ща­ет­ся, и раз­ряд об­ры­ва­ет­ся.

За счет при­то­ка за­ря­дов из ис­точ­ни­ка тока счет­чик снова будет готов к ра­бо­те через 100–2000 мкс после вспыш­ки. Таким об­ра­зом, в счет­чи­ке воз­ни­ка­ют крат­ко­вре­мен­ные раз­ря­ды, ко­то­рые могут быть под­счи­та­ны спе­ци­аль­ным устрой­ством. По их числу можно оце­нить число ча­стиц, по­па­да­ю­щих в счет­чик.

При по­мо­щи счет­чи­ка Гей­ге­ра–Мюл­ле­ра можно ре­ги­стри­ро­вать еще и гамма-кван­ты, ко­то­рые, по­па­дая в стен­ки счет­чи­ка, вы­би­ва­ют из них за­ря­жен­ные ча­сти­цы. Какие это могут быть ча­сти­цы? Опи­ши­те, какие про­цес­сы далее про­ис­хо­дят в счет­чи­ке. Что про­ис­хо­дит при по­па­да­нии в счет­чик быст­рой за­ря­жен­ной ча­сти­цы?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  Элек­тро­ны.

2.  Вле­та­ю­щие в счет­чик элек­тро­ны имеют боль­шую ско­рость и, сле­до­ва­тель­но, боль­шую ки­не­ти­че­скую энер­гию. Этой энер­гии до­ста­точ­но для того, чтобы, столк­нув­шись с мо­ле­ку­ла­ми газа, вы­бить сво­бод­ные элек­тро­ны, ко­то­рые, уско­ря­ясь элек­три­че­ским полем, вы­зо­вут ла­ви­ну  — раз­ряд в газе.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на во­прос, и при­ве­де­но до­ста­точ­ное обос­но­ва­ние, не со­дер­жа­щее оши­бок2
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на по­став­лен­ный во­прос, но его обос­но­ва­ние не­кор­рект­но или от­сут­ству­ет.

ИЛИ

Пред­став­ле­ны кор­рект­ные рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му от­ве­ту, но ответ явно не сфор­му­ли­ро­ван.

1
Пред­став­ле­ны общие рас­суж­де­ния, не от­но­ся­щи­е­ся к от­ве­ту на по­став­лен­ный во­прос.

ИЛИ

Ответ на во­прос не­ве­рен не­за­ви­си­мо от того, что рас­суж­де­ния пра­виль­ны или не­вер­ны, или от­сут­ству­ют

0
Мак­си­маль­ный балл2

Аналоги к заданию № 1525: 2160 Все

Раздел кодификатора ФИПИ: 4.1 Ра­дио­ак­тив­ность. Альфа-, бета-, гамма-из­лу­че­ния.
1
Тип 18 № 1525
i

При по­мо­щи счет­чи­ка Гей­ге­ра–Мюл­ле­ра можно ре­ги­стри­ро­вать еще и гамма-кван­ты, ко­то­рые, по­па­дая в стен­ки счет­чи­ка, вы­би­ва­ют из них за­ря­жен­ные ча­сти­цы. Какие это могут быть ча­сти­цы? Опи­ши­те, какие про­цес­сы далее про­ис­хо­дят в счет­чи­ке. Что про­ис­хо­дит при по­па­да­нии в счет­чик быст­рой за­ря­жен­ной ча­сти­цы?


Аналоги к заданию № 1525: 2160 Все


2
Тип Д19 № 1523
i

При каком усло­вии про­ис­хо­дит иони­за­ция газа в га­зо­раз­ряд­ном счет­чи­ке?

 

А. при по­па­да­нии в него за­ря­жен­ной ча­сти­цы

Б. при на­ли­чии элек­три­че­ско­го поля, уско­ря­ю­ще­го дви­же­ние ча­сти­цы

 

Вер­ным яв­ля­ет­ся ответ

 

1) толь­ко А2) толь­ко Б3) и А, и Б4) ни А, ни Б

3
Тип Д20 № 1524
i

Какие ча­сти­цы вы­зы­ва­ют иони­за­цию газа?

 

А. элек­тро­ны

Б. ней­тро­ны

 

Пра­виль­ным яв­ля­ет­ся ответ

 

1) толь­ко А2) толь­ко Б3) и А, и Б4) ни А, ни Б

4
Тип Д22 № 14521
i

Вы­бе­ри­те два вер­ных утвер­жде­ния, ко­то­рые со­от­вет­ству­ют со­дер­жа­нию тек­ста. За­пи­ши­те в ответ их но­ме­ра.

 

1.  В га­зо­раз­ряд­ном счет­чи­ке про­ис­хо­дит иони­за­ция при по­па­да­нии в него за­ря­жен­ной ча­сти­цы.

2.  В га­зо­раз­ряд­ном счет­чи­ке про­ис­хо­дит иони­за­ция при на­ли­чии элек­три­че­ско­го поля, уско­ря­ю­ще­го дви­же­ние ча­сти­цы.

3.  Иони­за­цию газа вы­зы­ва­ют ней­тро­ны.

4.  Иони­за­цию газа вы­зы­ва­ют про­то­ны.

5.  На­хо­дя­щий­ся в счет­чи­ке ци­линдр со­еди­ня­ет­ся с по­ло­жи­тель­ным ис­точ­ни­ком тока.