Анотація
Напрям підготовки: 105 Прикладна фізика та наноматеріали (прикладна фізика)
Ядерна фізика як наука знаходиться на границі знань цивілізації про устрій навколишнього світу й закономірності, керовані як мікросвітом, так і макросвітом. Будучи наукою про мікросвіт, вона є базовою дисципліною, що формує знання законів природи на ядерному та суб'ядерними масштабних рівнях. Її уявлення, поняття й методи дослідження мають фундаментальний характер і лежать в основі наукової картини світу. Вона відіграє першорядну роль і в сучасному розумінні еволюції Всесвіту, взаємозв'язку дуже малого і дуже великого.
Даний курс ставить таку мету викладання дисципліни, її роль й значення в підготовці фахівців:
- ознайомлення з основними ядернофізичними поняттями, законами та сучасними проблемами в галузі фундаментальної ядерної фізики;
- вивчення відомих на теперішній момент законів, закономірностей, систематики, ефектів та явищ в області науки про мікросвіт;
- засвоєння основних формул, що описують закономірності в мікросвіті; методик виконання лабораторних робіт, проведення фізичного практикуму.
Завдання дисципліни:
- узагальнити і систематизувати знання з сучасних уявлень про атомну й субатомну будову речовини, про властивості та структуру атомних ядер;
- навчити:
- з наукової точки зоруо смислювати й інтерпретувати основніположення субатомних явищ;
- застосовувати отримані знання для правильної інтерпретації основних явищ фізики ядра;
- належним чином оцінювати порядки фізичних величин;
- використовувати отримані знання в різних областях фізичної науки і техніки;
- сформувати:
- навички застосування основних методів фізико-математичного аналізу для розв’язання конкретних задач фізики атома;
- вміння за допомогою адекватних методів оцінювати точність і похибку теоретичних розрахунків й експериментальних вимірювань;
- вміння аналізувати фізичний зміст отриманих результатів.
В результаті засвоєння дисципліни студент повинен:
- Знати основні закони фізики ядра; основні експерименти й основні експериментальні результати фізики ядра.
- Вміти оцінювати межі застосовності основних методів опису субатомних і суб'ядерних явищ; виконувати лабораторні роботи ядерного практикуму.
- Володіти методами обробки й оцінки похибки вимірювань параметрів у фізиці атомного ядра; методами експериментальних досліджень параметрів і характеристик фізики атомного ядра.
Зміст дисципліни
Перелік лабораторних робіт
- Детектори ядерних випромінювань. Газорозрядний лічильник Гейгера-Мюллера.
Ціль роботи: ознайомитися з фізичними основами дії лічильника Гейгера-Мюллера, його характеристиками й можливостями як детектора іонізуючих випромінювань, експериментально виміряти основні параметри конкретного лічильника, використовуваного в даній лабораторній роботі. Надалі, після виконання лаб. роб. №2, корисно вказати його переваги й недоліки в порівнянні зі сцинтиляційним детектором.
- Детектори ядерних випромінювань. Сцинтиляційний детектор.
Ціль роботи: ознайомитися з фізичними основами дії сцинтиляційного детектора, його характеристиками й можливостями як детектора іонізуючих випромінювань, експериментально виміряти основні параметри конкретного сцинтиляційного детектора, використовуваного в даній лабораторній роботі. Надалі, після виконання лаб. роб. №1, корисно вказати його переваги й недоліки в порівнянні з лічильником Гейгера-Мюллера.
- Дозиметрія й радіометрія ядерних випромінювань. Визначення активності препарату відомого радіонукліда за потужністю експозиційної дози його гамма-випромінювання.
Ціль роботи: ознайомитися з фізичними основами характеристик радіоактивних джерел іонізуючих випромінювань і впливу іонізуючих випромінювань на людину, з елементами дозиметрії й радіаційної безпеки. Одержати навички роботи із застосовуваним у физпрактикумі дозиметром, переконатися в законі зворотних квадратів для точкового джерела, провести дозиметричні виміри даного радіоактивного джерела, визначивши його активність і оцінивши радіаційно-безпечні умови роботи з ним.
- Статистика ядерних випромінювань. Визначення параметрів статистичного розподілу інтенсивності сигналів детектора в умовах «малої» і «великої» статистики.
Ціль роботи: ознайомитися зі статистичними закономірностями імовірнісних процесів, до яких належить явище радіоактивного перетворення атомних ядер. Експериментально спостерігати розподіл числа часток ядерних випромінювань (гамма-квантів), зареєстрованих детектором за певний проміжок часу, і підтвердити розрахунками відповідність експериментального розподілу, розподілу Пуассона для «малої» і «великої» статистики. Переконатися в тому, що для «великої» статистики, розподіл Пуассона прагне до симетричного розподілу Гаусса.
- Природна радіоактивність атмосферного повітря. Оцінка періоду напіврозпаду ізотопів підродини радону-222.
Ціль роботи: спостерігати на установці з детектором у захисному свинцевому будиночку радіоактивність ізотопу радону Rn222 і найближчих продуктів його розпаду з радіоактивного сімейства або радіоактивного ряду U238 – Pb206, сконцентрованих у фільтрі при прокачуванні через нього атмосферного повітря за допомогою пилососа. Виміряти криву спаду цієї активності згодом і оцінити за нею характерну величину періоду напіврозпаду для певних ізотопів підродини радону (ізотопів найближчої наступної за радоном ділянки радіоактивного ряду), що визначають цю активність, яка реєструється детектором установки.
- Взаємодія бета-випромінювання з речовиною. Вивчення поглинання електронів в алюмінії й оцінка граничної енергії бета-спектра.
Ціль роботи: проспостерігати на лабораторній установці реєстрацію бета-випромінювання (електрони) радіоактивного джерела й виміряти залежність поглинання бета-частинок у колімованому пучку від товщини алюмінієвого поглинача, що перекриває пучок (спадання інтенсивності випромінювання, що реєструється). За відомим наближеним емпіричним співвідношенням оцінити граничну кінетичну енергію бета-спектра використовуваного джерела. Надалі, після виконання лаб. роб. №7, корисно порівняти поглинальну здатність речовини (хоча б на прикладі алюмінію) для бета-випромінювання й для гамма-випромінювання.
- Взаємодія гамма-випромінювання з речовиною. Визначення коефіцієнтів ослаблення гамма-випромінювання речовиною й оцінка енергії гамма-квантів.
Ціль роботи: ознайомитися з основами експерименту з вивчення взаємодії гамма-випромінювання з речовиною й виміру характеристик ослаблення колімованого (приблизно) потоку гамма-квантів при проходженні через речовину (лінійний і масовий коефіцієнти поглинання, ефективний переріз поглинання). Оцінити величини ефективних перерізів поглинання гамма-випромінювання застосовуваного радіоактивного джерела для деяких речовин, а потім визначити енергію гамма-квантів цього джерела за відомою для цих речовин експериментальною залежністю цих перерізів від енергії гамма-випромінювання. Надалі, після виконання лаб. роб. №6, корисно порівняти поглинальну здатність речовини (хоча б на прикладі алюмінію) для бета-випромінювання й для гамма-випромінювання.
Загальна характеристика
Напрям підготовки: 105 Прикладна фізика та наноматеріали (прикладна фізика)
Рік підготовки: 3-й
Семестр: 6-й, 7-й
Кількість кредитів: 2
Загальна кількість годин: 60 год.
Лекції: 0 год.
Практичні, семінарські заняття: 0 год.
Лабораторні заняття: 25 год.
Самостійна робота: 35 год.
Вид контролю: залік
Матеріали для завантаження
Робоча програма: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Фізичний практикум, ядерна фізика: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лекція з радіації (2017): завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лабораторна робота №1: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лабораторна робота №2: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лабораторна робота №3: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лабораторна робота №4: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лабораторна робота №5: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лабораторна робота №6: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лабораторна робота №7: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ
Лабораторна робота №8: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ