Изучение поглощения гамма-излучения в веществе. Фетисов И.Н. - 1 стр.

           Министерство высшего и среднего специального образования СССР

 Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного
                Знамени высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана

                                    И. Н. ФЕТИСОВ


           ИЗУЧЕНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В ВЕЩЕСТВЕ

       Методические указания к лабораторной работе О-51 по курсу общей физики

                            Под редакцией А. И. Савельевой
                                     Москва, 1988


Цель работы - изучение закономерностей взаимодействия γ-излучения с веществом.

                              ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧACTЬ.

                        Взаимодействие γ -излучения с веществом
Гамма-излучение (а также рентгеновское излучение) - это электромагнитные волны с
чрезвычайно малой длиной волны λ. Кванты (фотоны) этих излучений обладают большими
значениями энергии E=hν=hc/λ и импульса p= h/λ ( h - постоянная Планка, с - скорость
света, ν - частота).
Испускание γ-квантов сопровождает радиоактивный распад в тех случаях; когда
образующиеся ядра находятся в возбужденном состоянии. При переходе ядра с верхнего
энергетического уровня на нижний излучается γ-квант с энергией, равной разности энергии
уровней, между которыми происходит переход. Для конкретного изотопа Е имеет одно или
несколько дискретных значений в диапазоне от ∼104 до ∼106 эВ. Большие энергии можно
получить с помощью ускорителей элементарных частиц.
Рентгеновское излучение (РИ), образующееся в рентгеновской трубке при торможении
быстрых электронов в металлической пластине (аноде), имеет сплошной спектр.
Максимальная анергия квантов РИ равна кинетической энергии ускоренного в трубке
электрона.
При взаимодействии γ-излучения и РИ с веществом происходят следующие основные
процессы: эффект Комптона, фотоэффект и рождение пары электрон-позитрон. Все они
имеют корпускулярный характер.
Эффект Комптона - упругое рассеяние фотонов на свободных (или слабо связанных
атомных) электронах, сопровождающееся увеличением длины волны. Фотон передает часть
своей энергии и импульса электрону и изменяет направление движения; уменьшение энергии
фотона и означает увеличение длины волны рассеянного излучения.
Рис. 1 иллюстрирует закон сохранения импульса при комптон-эффекте: до столкновения
                     ! !                                                    !
электрон покоится; p и p' - импульсы налетающего и рассеянного фотонов; pe - импульс
электрона отдачи; θ - угол рассеяния фотона; ϕ - угол, под которым летит электрон отдачи
относительно направления падающего фотона. Совместное решение уравнений,
выражающих законы сохранения энергии и импульса при комптон-эффекте, дает для сдвига
джига волны формулу Комптона: