Øvelsesvejledninger til laboratoriekursus

Transkript

1 VUC AARHUS Øvelsesvejledninger til laboratoriekursus Fysik 0-C 2017/18

2 Indhold Rapporter og journaler Lydens hastighed i luft Bølgelængde af laserlys Brydning af lys i akryl Hydrogenspektret Varmefylde af vand og nytteværdi af elkedel Brændværdi for stearin Mekanisk energi og kugle på skråplan Halveringstid for Ba-137*

3 Rapporter og journaler Laboratoriejournal Ved eksperimenter i laboratoriet skal alle kursister føre en laboratoriejournal, der indeholder præcise notater om eksperimenternes forløb. Her skrives alle relevante oplysninger og observationer ned under eksperimentets udførelse. Det er bedre at tegne og notere for meget end for lidt. Måleresultater kan med fordel nedskrives i tabelform. Laboratoriejournalen er udgangspunktet for udfærdigelsen af en egentlig rapport over eksperimentet. Naturvidenskabelig rapport Den naturvidenskabelige rapport skal udformes, således at den kan læses og forstås, som en selvstændig enhed. Rapporten bør indeholde følgende Oplysninger og AFSNIT: Oplysninger På forsiden skal oplyses: TITEL på rapporten / eksperimentet samt fag og niveau. DATO for udførelse samt aflevering. DIT NAVN, samt hvem du har lavet eksperimentet sammen med. LAV et sidehoved med dit navn på. Husk også: Sidetal på alle sider. INDLEDNING: Her et par linjer om eksperimentets formål hvilke sammenhænge man vil afprøve eller demonstrere med eksperimentet. Det er også fint at starte rapporten med nogle linjer af mere perspektiverende art, fundet på Internet / leksikon / dagblad Rapporten får herved en mere læseværdig start og øger "din egen bevidsthed" HYPOTESE: Ofte kan det være godt at formulere en evt. hypotese som et selvstændigt afsnit. Hypotesen er den forventning du har til forsøgets resultat. TEORI: En redegørelse med dine egne ord for teorien bag eksperimentet. Husk at præsentere centrale begreber inden for emnet. Desuden skal afsnittet indeholde vigtige formler, reaktionsskemaer og reaktionstyper. 3

4 MATERIALER: En liste over ALLE de materialer, der bruges til eksperimentet. Dvs. alt apparatur, alle glasvarer, alle kemikalier (evt. anføres giftighed og eventuelle særlige forholdsregler), alle dyr/planter osv. Det er meningen, at man skal kunne bruge materialelisten til senere at finde tingene frem, hvis man vil gentage eksperimentet. FREMGANGSMÅDE: En gennemgang af fremgangsmåden / eksperimentets udførelse - illustreret med tegning af opstillingen og meget gerne inddelt i passende underpunkter. I kemi og biologi kan de væsentligste kemiske reaktioner med fordel vises med f.eks. farvelagte "kolbereaktioner" med de relevante planter eller (farvede) molekyler / ioner. Det er meningen, at en udenforstående på samme faglige niveau skal kunne gentage eksperimentet, kun med rapporten i hånden. MÅLEDATA: Her fremlægges - meget gerne på skemaform - resultaterne af eksperimentet. RESULTATBEHANDLING: Dels de resultater som direkte er aflæst eller iagttaget, dels de efterbehandlede resultater, dvs. omregnede eller grafisk afbildede. Der gives eksempler på alle beregninger. Laves eksperimentet flere gange behøver, man kun at vise et eksempel på hver beregning. I dette afsnit skal man IKKE kommentere eller vurdere resultaterne, kun anføre de nøgne kendsgerninger. DISKUSSION, FEJLKILDER OG USIKKERHEDER: Her kommenteres, forklares og vurderes resultaterne. Stemmer de overens med de forventede (evt. tabel-data)? Hvorfor? Hvorfor ikke? Er de pålidelige? Kan hypotesen bekræftes? Hvilke fejlkilder og usikkerheder kan være årsag til afvigelserne? Hvis der i vejledningen er angivet diskussionsspørgsmål, besvares disse i dette afsnit. KONKLUSION: Her gives et resumé af de vigtigste resultater og påviste sammenhænge. Konklusionen skal knytte sig til indledningens formål således, at de "spørgsmål /hypotese", der rejstes der, skal "besvares" her. Mens diskussionen er fyldig og bredt formuleret, skal konklusionen være kortfattet og formuleret så præcist som muligt. LITTERATUR: Her anføres den litteratur, der er anvendt ved udarbejdelse af såvel forsøget som rapporten. Kravene til resultatbehandling kan variere fra forsøg til forsøg. Rapporterne skal indeholde alle relevante elementer for at kurset bliver godkendt. Hvis rapporterne ikke er fyldestgørende, vil de blive sendt tilbage igen uden rettelser, og du vil blive bedt om at prøve igen. Databehandling og grafer må gerne laves i fællesskab og I må også gerne diskutere indholdet af det, I vil skrive i grupper, men selve skriveprocessen skal være individuel. Aflevering af enslydende rapporter vil blive betragtet som snyd og hører ind under skolens snydepolitik, som den er beskrevet på VUC Århus hjemmeside. 4

5 1 Lydens hastighed i luft Formål Formålet med øvelsen er at bestemme lydens hastighed i luft. Teori Lydens hastighed i luft kan bestemmes på flere forskellige måde. Her udnytter vi sammenhængen mellem tilbagelagt afstand og tiden det tog, til at bestemme hastigheden v. v = x t Lydens hastighed kan findes ud fra følgende formel: v lyd = 331 T 273K m s Hvor T er temperaturen i Kelvin. Dit teoriafsnit skal indeholde: Beskrivelser af alle formler og størrelser i forsøget med dine egne ord. Forklaringer på hvordan teorien og forsøget hænger sammen, hvilke størrelser der måles og hvilke der beregnes. Opstilling Apparatur Impotæller, to mikrofoner med stativer, målebånd, klaptræ (to træklodser), temperaturmåler 5

6 Fremgangsmåde 1. Tilslut mikrofonerne på samme måde som vist på fotoet af opstillingen. 2. Anbring de to mikrofoner med en vis afstand (minimum 30 cm). Mål den præcise afstand. 3. Impotælleren indstilles til start A stop B ved hjælp af den blå knap ovre til højre. 4. Stil dig et stykke fra mikrofonen, der er tilsluttet port A, så du danner en lige linje med de to mikrofoner husk at være i samme højde som mikrofonerne. 5. Slå de to træklodser sammen. Impotælleren starter automatisk, når lyden når mikrofon a og stopper automatisk, når lyden når mikrofon b. 6. Der laves tre sådanne målinger inden mikrofonerne stilles med en ny afstand og det hele gentages. I alt skal der måles på mindst 5 forskellige afstande (altså min. 15 målinger i alt). For den samme mikrofonafstand, gentages målingerne flere gange, indtil man har 3 målinger der er konsistente (dvs. de 3 målinger afviger ikke for meget fra hinanden). Der udregnes så et gennemsnit t gns af disse tre målinger. 7. Mål temperaturen T i lokalet Måledata T = t 1 (s) t 2 (s) t 3 (s) t gns (s) x (m) 6

7 Resultatbehandling 1. Indtast dine data i et regneark og lav en graf, hvor du har gennemsnitstiderne hen ad x-aksen og den tilbagelagte afstand op ad y-aksen. 2. Få regnearket til at lave den bedste rette linje igennem punkterne og brug forskriften for grafen til at bestemme lydens hastighed i luft. 3. Sammenlign med tabelværdien for lydens hastighed Tabelværdien findes ved at bruge formlen i teoriafsnittet. 7

8 2 Bølgelængde af laserlys Formål Formålet med øvelsen er at bestemme bølgelængden for henholdsvis en rød og en grøn laser. Teori Sendes lys vinkelret gennem et transmissionsgitter afbøjes det i visse besteme retninger. Man kan vise at der gælder gitterligningen: d sin(θ n ) = n λ (1) d er gitterkonstanten, dvs. afstanden mellem åbningerne i gitteret. θ n er afbøjningsvinklen for orden n, og n er afbøjningsordenen (n = 0,1,2, ). λ er lysets bølgelængde. Dit teoriafsnit skal indeholde: Beskrivelser af alle formler og størrelser i forsøget med dine egne ord. Forklaringer på hvordan teorien og forsøget hænger sammen, hvilke størrelser der måles og hvilke der beregnes. Opstilling Apparatur Rød laser (He-Ne laser) og grøn laser, spej,. gitter med 300 linjer pr. mm., målebånd, tape, to papirstrimler eller anden form for materiale til markering af lyspletterne (alternativt skydes laserlyset ind på en whiteboardtavle og pletterne markeres med tuschpen). 8

9 Fremgangsmåde 1. Laseren opstilles ca. 1,5 m fra væggen, så lysstrålen rammer vinkelret ind på væggen. Det gøres ved at reflektere lyset i et spejl, der holdes fast imod væggen. (Pas på ikke at ramme nogen i øjnene med refleksionen). 2. Indsæt gitteret lige foran laseren, så det står vinkelret på lysstrålen. 3. Mål afstanden a mellem gitter og væg. 4. Med mindre væggen er en whiteboard-tavle klistres en papirstrimmel op med tape, så prikkerne ses på papirstrimlen. 5. Marker prikkerne med tusch eller blyant. 6. Mål afstanden mellem to pletter af samme orden for hver orden n. Denne kaldes x. Når vinklerne skal beregnes, er det den halve afstand, der skal bruges. Altså afstanden fra 0 te til n te, der skal bruges. Denne kalder vi b og det findes selvfølgelig ved at dividere afstanden mellem to ens ordner med to. Måledata a = Rød laser Grøn laser Orden n x (m) b = x/2 (m) x (m) b = x/2 (m)

10 Resultatbehandling 1. Afbøjningsvinklen θ n er vinklen i den retvinklet trekant med a og s m som kateter. Derfor gælder: tan(θ n ) = b a θ n = tan 1 ( b a ) 2. Isolér bølgelængden i gitterligningen. 3. Beregn, for både den røde og den grønne laser, bølgelængden for hver af de tre ordner. Husk at gitterkonstanten er d = m 4. Afhænger bølgelængden af ordenen n (begrund)? 5. Det endelige resultat er gennemsnittet af de tre værdier. 6. Sammenlign resultaterne med tabelværdierne for bølgelængderne af laserne. For den røde laser er tabelværdien 633 nm, for den grønne er den 532 nm. 7. Ligger bølgelængderne i de intervaller, hvor man normalt sanser grønt lys (492 nm 577 nm) og rødt lys (622 nm 780 nm)? 10

11 3 Brydning af lys i akryl Formål Formålet med øvelsen er at finde brydningsindekserne for en lysstråles overgang fra luft til akryl og fra akryl til luft. Teori Når lys brydes bruger vi begreber indfaldsvinkel (i) og brydningsvinkel (b). Snells lov giver os en sammenhæng mellem brydningsvinklen og indfaldsvinklen n sin ( i ) n sin ( b ) i Tallet n er det såkaldte brydningsindeks (n i er brydningsindekset for det stof hvori vinklen i måles mens n b er brydningsindekset for det stof hvori vinklen b måles; i luft er n luft = 1,00). Dit teoriafsnit skal indeholde: Beskrivelser af alle formler og størrelser i forsøget med dine egne ord. Forklaringer på hvordan teorien og forsøget hænger sammen, hvilke størrelser der måles og hvilke der beregnes. Opstilling Her er indfalds- og brydningsvinkel vist for overgangen fra akryl til luft: Normal b i b Apparatur Lysboks, spændingskilde, vinkelpapir, halvcirkulær akrylklods. 11

12 Fremgangsmåde 1. Først skal vi lave en lysstråle. Dette gøres ved at sætte en enkelt spalte ned foran lysboksen. 2. Lysboksen tilsluttes strømforsyningen (DC). Skru knapperne for strøm og spændingsfald ned til 0. Skru nu den ene knap op på max og skru langsomt op for den anden indtil spændingsfaldet er 10 V. Spændingsfaldet må max være10 V. 3. Linsen i lysboksen indstilles, så strålen bliver så kollimeret som muligt (dvs. den skal hverken divergere eller konvergere). 4. Akrylklodsen lægges på et stykke vinkelpapir, således at dens plane side følger en af stregerne på vinkelpapiret. Midten af siden skal være midt på papiret (hvor stregerne krydser hinanden). 5. Nu sendes lysstrålen ind i klodsen. 6. Markér med blyant, hvor lysstrålen starter, rammer klodsen, kommer ud af klodsen og hvor den er et stykke efter den er kommet ud (se prikkerne på tegningen i teoriafsnittet). 7. Nu kan I aflæse indfaldsvinklen og brydningsvinklen. 8. Disse målinger gentages så I har 6 målinger med indfaldsvinkler mellem Hvad sker der hvis indfaldsvinklen kommer over ca. 45? 10. Derefter gentages målingen men nu for den modsatte overgang. Måledata Luft til akryl Akryl til luft Indfaldsvinkel i Brydningsvinkel b Indfaldsvinkel i Brydningsvinkel b 12

13 Resultatbehandling 1. Skriv jeres målinger ind i et regneark (f.eks. Excel) 2. Udregn to søjler en med sin(i) og en med sin(b) (husk programmet skal regne i grader) 3. Plot en graf over hver af de to serier med sin(b) på x-aksen og sin(i) på y-aksen. 4. Ligger datapunkterne på en ret linje? 5. Find tendenslinjen og formel for denne på for hver af de to grafer. 6. Se på Snells lov, hvad er hældningen af den rette linje? 7. For hver graf find brydningsindekset for akryl (Husk n luft = 1,00) 8. Passer de to værdier sammen og sammenlign med tabelværdien. 9. Find den kritiske vinkel (i c ) for overgangen mellem akryl og luft (den indgangsvinkel, som giver en brydningsvinkel på 90 ). Passer den med det i så i pkt 9 i fremgangsmåden. 13

14 4 Hydrogenspektret Formål Formålet med øvelsen er at undersøge det lys, der udsendes fra en hydrogen lampe. Teori Lyset der kommer fra en hydrogenlampe indeholder nogle ganske bestemte bølgelængder (spektrallinjer). For at adskille farverne fra hinanden, sendes lyset fra lampen igennem et optisk gitter. Man kan vise at der gælder gitterligningen: d sin(θ n ) = n λ (1) d er gitterkonstanten, dvs. afstanden mellem åbningerne i gitteret. θ n er afbøjningsvinklen for orden n, og n er afbøjningsordenen (n = 0,1,2, ). λ er lysets bølgelængde. Dit teoriafsnit skal indeholde: Beskrivelser af alle formler og størrelser i forsøget med dine egne ord. Forklaringer på hvordan teorien og forsøget hænger sammen, hvilke størrelser der måles og hvilke der beregnes. Opstilling Det sorte rør til venstre kaldes kikkerten, det sorte rør til højre ved lampen kaldes kollimatoren. 14

15 Apparatur Hydrogenlampe, gitterspektrometer med tilhørende optisk gitter (600 linjer pr. mm). Fremgangsmåde 1. Gitteret sættes i gitterspektrometeret, vinkelret på strålegangen fra lampen (kollimatoren). 2. Hydrogenlampen anbringes foran spektrometeret som vist på billedet. Lampen må ikke røre spektrometeret men: Det er vigtigt at lampen er lige foran den lille slids, der er i kollimatoren på spektrometeret. 3. Lampen tændes og kikkerten på spektrometeret drejes, indtil 0 te orden kan ses i kikkerten (0 te orden har samme lyserøde farve som lyset fra lampen). Stil kikkerten, så 0 te orden er lige midt i krydset. Kollimator, kikkert og lampe danner her en ret linje. Spalten skal ses skarpt; hvis ikke, så drej forsigtigt på knappen på kollimatoren men pas på ikke at støde ind i lampen. 4. Hvis lyset er svagt kan det skyldes, at lampen ikke står præcis ud for den lille slids i kollimatoren (måske har lampen rykket sig). Prøv da langsomt at flytte på lampen, mens du kigger i kikkerten pludselig bliver lyset klart. 5. Tjek at 0 te orden er lige midt i krydset i kikkerten og drej vinkelskiven (uden at kikkerten eller resten af spektrometeret følger med) så 0 på skiven står ud for 0 på spektrometeret. 6. Nu kan målingerne begynde. Start med at køre ud til den ene side. Når du ser en lysstribe noteres farven og vinklen (θ 1 ) aflæses, når striben er lige midt i krydset. 7. Efter den røde linje begynder spektret at gentage sig selv og flere målinger er ikke nødvendige til den side. 8. Gentag det hele til modsatte side. Der er 3 tydelige linjer og med et godt øje i total mørke, kan en 4. linje (dyb violet) nogle gange skimtes. Brug 1. orden til begge sidder til at bestemme bølgelængden for alle linjerne i spektret. 15

16 Måledata Farve θ 1venstre θ 1højre θ 1gennemsnit λ (nm) Resultatbehandling 1. Udfyld resten af skemaet ved at beregne den gennemsnitlige afbøjningsvinkel for hver farve. 2. Det udleverede gitter har 600 linjer pr. mm (dvs. gitterkonstanten er d = 3. Udregn bølgelængden af lyset ved hjælp af gitterligningen m). 4. Sammenlign resultaterne med tabel værdierne for den såkaldte Balmerserie (se evt. databog). 16

17 5 Varmefylde af vand og nytteværdi af elkedel Formål Øvelsens formål er dels at bestemme varmefylden af vand og dels at bestemme nytteværdien for en elkedel. Teori Du skal bruge følgende formler i øvelsen: E = m c T (1) E = P t (2) η = E(nytte) 100% (3) E(omsat) Dit teoriafsnit skal indeholde: Beskrivelser af alle formler og størrelser i forsøget med dine egne ord. Forklaringer på hvordan teorien og forsøget hænger sammen, hvilke størrelser der måles og hvilke der beregnes. Opstilling Apparatur Vægt, elkedel, LabQuest med temperaturmåler og et stopur 17

18 Fremgangsmåde 1. Find massen m 1 af den tomme elkedel. 2. Inden du fylder vand i kedlen, skal du aflæse kedlens effekt (P). 3. Fyld herefter elkedlen halvt op med vand og vej elkedlen igen (m 2 ). 4. Mål vandets temperatur T start. 5. Start stopuret og tænd elkedlen. 6. Når vandet netop er begyndt at koge, slukkes elkedlen og stopuret. Tiden t det tog at varme vandet op til kogepunktet skrives ned. 7. Vandets temperatur T slut måles Måledata m 1 (g) m 2 (g) P (W) t (s) T start ( C) T slut ( C) Resultatbehandling 1) Beregn massen af vandet 2) Beregn den energi elkedlen har brugt under opvarmningen 3) Antag at al energien er gået til opvarmning af vandet, og brug ligning (1) til at finde vands specifikke varmekapacitet (varmefylde). 4) Sammenlign med tabelværdien hvorfor er din værdi for høj? 5) Beregn nu ved at bruge tabelværdien for vands specifikke varmefylde, den energi, der reelt er brugt til at opvarme vandet. 6) Beregn elkedlens nytteværdi kommenter resultatet. 18

19 6 Brændværdi for stearin Formål Formålet med øvelsen er at bestemme brændværdien for stearin, samt effekten af et fyrfadslys. Teori Du skal bruge følgende formler i øvelsen: Brændværdien: B = ΔE m (1) ΔE = m c T (2) P = ΔE t (3) Dit teoriafsnit skal indeholde: Beskrivelser af alle formler og størrelser i forsøget med dine egne ord. Forklaringer på hvordan teorien og forsøget hænger sammen, hvilke størrelser der måles og hvilke der beregnes. Opstilling Apparatur Fyrfadslys, plastikkrus med ståltrådsophæng, vand, Labquest med temperaturmåler, vægt, stopur, stativ. 19

20 Fremgangsmåde 1. Vej kruset (m 1 ) 2. Fyld kruset halvt med vand og vej igen (m 2 ) 3. Vej et fyrfadslys (m 3 ) 4. Hæng kruset op i et stativ, og mål start temperaturen af vandet (T start ) 5. Tænd fyrfadslyset og start et stopur 6. Efter ca. 5 minutter slukkes lyset og stopuret standses tiden noteres ( t) 7. Temperaturen af vandet måles (T slut ) 8. Fyrfadslyset vejes igen (m 4 ). (Pas på den flydende stearin) Måledata m 1 (kg) m 2 (kg) m 3 (kg) T start ( C) T slut ( C) t (s) m 4 (kg) 20

21 Resultatbehandling 1. Beregn den energi der er brugt på at opvarme vandet. 2. Vi antager at al energien fra stearinlyset blevet brugt til at opvarme vandet beregn brændværdien for stearin. 3. Beregn effekten af fyrfadslyset. 4. Brændværdien (den nedre) for faste kulbrinter ligger på 38 kj/g, hvordan passer det med jeres resultat for brændværdien? 5. Hvor god er antagelsen om at al energien fra forbrændingen af stearinen er gået til opvarmning af vandet? 21

22 7 Mekanisk energi og kugle på skråplan Formål Formålet med øvelsen er at undersøge om, der er mekanisk energibevarelse, når man lader en kugle trille ned ad et skråplan Teori Vi skal bruge følgende formler i øvelsen: Kinetisk energi: E kin = 1 2 m v2 (1) Potentiel energi: E pot = m g h, hvor g = 9,82 m/s 2 (2) Mekanisk energi: E mek = E kin + E pot (3) Samt den kendsgerning, at slutfarten er det dobbelte af gennemsnitsfarten, når en kugle starter fra hvile og triller et vist stykke ned ad skråplanet. Dit teoriafsnit skal indeholde: Beskrivelser af alle formler og størrelser i forsøget med dine egne ord. Forklaringer på hvordan teorien og forsøget hænger sammen, hvilke størrelser der måles og hvilke der beregnes. Opstilling Apparatur Skråplan, kugle, målestok, mobiltelefon med stopur, vægt, samt fx bøger til at gøre planet skråt. 22

23 Fremgangsmåde 1. Find massen m af kuglen. 2. Tegn 4 linjer på tværs af skråplanet med en blyant; og mål længderne x 1, x 2, x 3 og x 4. fra starten af skråplanet til linjerne (se herunder). 3. Mål også højderne h o, h 1, h 2, h 3, h 4 med målestokken. Sørg for at h o er max. 15 cm. 4. Med et stopur (mobiltelefon) måles tiden, det tager for kuglen at trille fra startstregen (skråplanets øverste kant) til hver af de 4 (inkl. skråplanets fulde længde) streger. Tiden for hver strækning gentages 3 gange. Og der beregnes en gennemsnitstid t gns. Måledata x 1 (m) x 2 (m) x 3 (m) x 4 (m) h 0 (m) h 1 (m) h 2 (m) h 3 (m) h 4 (m) Resultatbehandling 1. Udfyld ved hjælp af regneark et skema som dette: Linje t 1 (s) t 2 (s) t 3 (s) t gns (s) v g (m/s) v (m/s) E kin (J) E pot (J) E mek (J)

24 I 2. række bruges værdierne i startpositionen. Da det tager 0 s at bevæge sig 0 m står der 0 i de 4 første søjler. I 3. række bruges værdierne ved linje 1. I 4. række bruges værdierne ved linje 2. I 5. række bruges værdierne ved linje 3. I 6. række bruges værdierne ved enden af skråplanet. I t gns -søjlen beregnes gennemsnittet af de 3 tider. I v g -søjlen beregnes gennemsnitshastigheden fra start til linjenr.: x t g I v-søjlen beregnes hastigheden ved linjenr: 2 v g I E kin -søjlen beregnes den kinetiske energi ved linjenr. I E pot -søjlen beregnes den potentielle energi ved linjenr. I E mek- søjlen lægges tallene fra E kin - og E pot -søjlerne sammen. 2. Lav 3 grafer henholdsvis (t gns, E kin ), (t gns, E pot ) og (t gns, E mek ) i samme koordinatsystem. 3. Forklar hvad graferne viser. 4. Er der mekanisk energibevarelse? Hvis ikke, hvad kan det skyldes (spørg evt. læreren)? 5. Beregn afvigelsen for den mekaniske energi i % mellem række 2 og 6. 24

25 8 Halveringstid for Ba-137* Formål At bestemme halveringstiden for Ba-137 *. Teori Aktiviteten A fra en radioaktiv kilde aftager eksponentielt med tiden t. A = A 0 e k t (1) Intensiteten I er den del af strålingen, som GM-tælleren registrerer. Der må gælde følgende (ikke?): I = I 0 e k t (2) Som i alle andre forsøg med radioaktiv stråling, skal du korrigere for baggrundsstråling Isotopgeneratoren I kor = I I bg (3) Isotopgeneratoren indeholder Cs-137, med en aktivitet på 370 kbq på fremstillingstidspunktet. Cs- 137 har en halveringstid på 30,25 år og henfalder ved et betahenfald til Ba-137. Ca 5% af henfaldene sker til det stabile Ba-137, mens de resterende ca 95% henfalder til en metastabil Ba- 137* kerne. Denne metastabile Ba-137* kerne henfalder så ved et gammahenfald til den stabile Ba- 137 kerne. En lille mængde af Ba-137* udtrækkes af isotopgeneratoren med elueringsvæsken. Umiddelbart efter er der ikke Ba-137* af betydende mængder tilbage i isotopgeneratoren, men en ny ligevægt vil indstille sig i isotopgeneratoren efter nogen tid. Dit teoriafsnit skal indeholde: Beskrivelser af alle formler og størrelser i forsøget med dine egne ord. Forklaringer på hvordan teorien og forsøget hænger sammen, hvilke størrelser der måles og hvilke der beregnes. 25

26 Du skal forklare forskellen på aktiviteten A og intensiteten I og skrive, hvorfor du ikke kan måle A direkte. Endelig skal du vise, hvordan du bestemmer halveringstiden t ½ ud fra k. Apparatur GM-rør (det store) med impulstæller, stativ, eluting solution, sprøjte, Ba-137 generator, metalkapsel. 26

27 Opstilling GM-røret skal så tæt på kilden som muligt (tættere end på billedet). Og tag hætten af GM-røret (men smid det ikke væk). Fremgangsmåde 1. Tag hætten af GM-tælleren (men smid den ikke væk). 2. Sæt GM-tælleren fast i stativet, så åbningen er meget tæt på bordoverfladen (der skal blot være plads til metalkapslen og lidt luft for en sikkerhedsskyld). 3. Tilslut GM-tælleren på bagsiden af Impo-tælleren (dvs. ingen kabler på forsiden). Spændingsfaldet sættes til V vha. drejeknappen bag på Impo-tælleren (sættes på ca. kl ; checkes med voltmeter). 4. Indstil Impo-tælleren til tælling i 10 s intervaller. Dette gøres ved at trykke på den blå knap ( function select ) indtil unitcounting A aktiveres. Dernæst trykkes på den røde knap 27

28 indtil der vises 10 10, som står og blinker nogle sekunder hvorefter displayet bliver mørkt. Tryk nu igen på den røde knap og forsøget er i gang. 5. Lav en måling på baggrundsstrålingen: Lad tælleren tælle i 10 intervaller og skriv tælletallene i skemaet nedenfor. Baggrundsstrålingen for 10 s sættes til gennemsnitstallet af de 10 tælletal. Den radioaktive kilde skal være langt væk fra GM-røret! 6. OBS: Dette trin skal laves i sammenarbejde med en lærer. Fortsæt med tælleren til kontinuert tælling i 10 sekunders intervaller med delt display. Læg metalkapslen på bordet. Fyld eluting solution i sprøjten (1/4 fyldt fint). Åben de to ender på generatoren og sæt sprøjten fast, så den sprøjter med pilens retning. Tryk langsomt 6-7 dråber væske ud i metalkapslen. 7. Kør GM-tælleren hen over kapslen og begynd at aflæse tælletallet. Skema nedenfor. Der kommer en ny måling hvert 10. s. (Så her skal I være opmærksomme). Hvis man kludrer i det skal der gå ca. 20 min. før forsøget kan gøres om! Imens den ene skriver tælletal ned, skal sprøjten tages af generatoren igen og de to propper sættes på generatoren. Resten af væsken i sprøjten sprøjtes tilbage i flasken med eluting solution. Lad kapslen stå 20 min, før I gør kapslen ren. 8. Mål i ca. 500 s (dvs. 50 målinger) 28

29 Måledata I bg1 I bg2 I bg3 I bg4 I bg5 Gennemsnit: I bg6 I bg7 I bg8 I bg9 I bg10 I bgns t (s) I I kor t (s) I I kor

30 Resultatbehandling 1. Tag gennemsnittet af de 10 baggrundsmålinger og beregn den gennemsnitlige intensitet af baggrundsstrålingen i 10 s. 2. Indtast resultaterne fra målingerne på 137 Ba* i et regneark. 3. Udregn de korrigerede tælletal. 4. Få regnearket til at tegne en graf med tiden hen ad x-aksen og den korrigerede intensitet op ad y-aksen. 5. Lav en eksponentiel tendenslinje med tilhørende forskrift og find henfaldskonstanten k med enhed. Find så halveringstiden. 6. Check på grafen om den fundne halveringstid passer nogenlunde. Sammenlign også med tabelværdien på 153 s og udregn procentafvigelsen. 30