Ядерная физика Основные формулы Ядерная физика

 

• Закон ослабления узкого пучка моноэнергетических γ -излу­чений при прохождении через поглощающее вещество.

а) ослабление плотности потока ионизирующих частиц или фото­нов

J = J0e-mx

где J0 плотность потока частиц, падающих на поверхность ве­щества, J плотность потока частиц после прохождения слоя ве­щества толщиной х, m— линейный коэффициент ослабления (рис 42.1);

б) ослабление интенсивности излучений

I = I0e-mx,

где I — интенсивность γ-излучений в веществе на глубине х, I0 — интенсивность γ-излучений, падающих на поверхность вещества.

• Слоем половинного ослабления называется слой, толщина x1/2 которого такова, что интенсивность проходящих через него 7-излучений уменьшается в два раза:

x1/2 = ln2/m=0,693/m .

• Доза излучения (поглощенная доза излучения)

D=∆W/∆m,

где ∆W — энергия ионизирующего излучения, переданная элементу облучаемого вещества, ∆m — масса этого элемента. Доза излучения выражается в греях (1 Гр=1 Дж/кг). Мощность дозы излучения (мощность поглощенной дозы излуче­ния)

 D = ∆D/∆t,

где ∆t—время, в течение которого была поглощена элементом

облучения доза излучения ∆D.

Мощность дозы излучения выражается в греях в секунду (Гр/с).

• Экспозиционная доза фотонного излучения (экспозиционная доза гамма- и рентгеновского излучения) есть величина, равная отношению суммы электрических зарядов ∆Q всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воз­духе при условии полного использования ионизирующей способ­ности электронов, к массе ∆m этого воздуха:

 

 Рис. 42.1

X=∆Q/∆m.

Единица экспозиционной дозы — кулон на килограмм (Кл/кг).

• Мощность экспозиционной дозы фотонного излучения Х есть величина, равная отношению экспозиционной дозы ∆Х фотон­ного излучения к интервалу времени ∆t, за которое получена эта доза, т. е.

X = ∆X/∆t.

Мощность экспозиционной дозы выражается в амперах на кило­грамм (А/кг).

• Экспозиционная доза рентгеновского и γ - излучения, падаю­щего на объект, экранированный защитным слоем толщиной х,

X = X0e-mx

где X0— экспозиционная доза при отсутствии защитного слоя.

• Экспозиционная доза γ -излучения, падающего за время t на объект, находящийся в воздухе на расстоянии R от точечного источника,

X = Xt/R2,

где X — мощность экспозиционной дозы на расстоянии, равном

единице. Поглощением γ -излучением в воздухе пренебрегаем.

Задача 10.2.

Тело падает на Землю с некоторой высоты без начальной скорости. Первую половину пути тело двигалось со средней скоростью 12,5 м/с. С какой высоты падало тело? С какой скоростью тело падает на Землю? Определить среднюю скорость на всем пути движения тела.

Дано: .

Решение.

Подпись: Рисунок 25Движение прямолинейное равнопеременное. Описывается уравнениями

,. Спроецируем эти уравнения на ось ОХ, которую выберем вертикально вверх, а начало ее на поверхности Земли (см. рис.), получим:

, . Начальные условия: .

Таким образом, кинематические уравнения движения тела имеют вид:

, . Условием задачи задана средняя скорость движения тела на первой половине пути, то есть от начальной точки с координатой до точки 1 с координатой . Рассмотрим точку 1: в этой точке тело находится в момент времени , имеет координату . Поэтому для этой точки имеем:.

Средняя скорость на каком-либо участке пути равна по определению:.

В нашем случае: , . Таким образом:и . Используя эти выражения, получим искомую высоту:. Для нахождения скорости в момент падения на Землю рассмотрим точку 2. Этому соответствует момент времени , координата , скорость. Подставив эти значения в уравнения движения, получим для точки 2: ,. Соответственно, и . Знак «минус» означает, что скорость в точке 2 направлена вниз. Определим среднюю скорость на всем пути. Полный путь тела , полное время движения и, следовательно, .

Обратите внимание: средняя скорость на разных участках одного движения разная.

Ответ: 62,5 м, 35,36 м/с, 17,68 м/с.

 

В новом описании мира классический закон движения частицы (зависимость положения частицы от времени) заменяется волновой функцией, квадрат которой определяет плотность вероятности нахождения частицы в любой точке пространства в зависимости от времени. Такой способ описания влечет за собой многочисленные следствия, главным из которых является статистический характер законов квантовой физики: прошлое больше не определяет полностью будущее мира, оно лишь создает предрасположенность, которая и подлежит количественной оценке.