Atomică

Model experimental pentru atenuarea fotonilor

Un fasciculul de lumină, de radiatie X sau gama, este reprezentat printr-un fascicul de mici corpusculi rapizi, asemenea unei salve de gloanţe. În acest model lumina constă din unităţi discrete numite fotoni.

Un astfel de fascicul care patrunde intr-o substanta va aface ca fiecare foton sa interactionaeze direct cu un atom din acea substanta, la de întâmplare. Ciocnirile pot sa apară la intamplare, în întreg fasciculul, pe parcursul traversarii substantei. Această imagine descriere modul în care lumina (sau orice fascicul de unda electromagnetica, X sau gama) se atenueaza la traversarea unuei substante.

Bazandu-ne pe aceste aspecte ale interactiei radiatiei electromagnetice, putem modela simplu procesul de atenuare.

Modul de lucru

Sa realizam pentru aceasta modelare urmatorul experiment.

1. Luam o coala milimetrica pe care trasam doua linii paralele, verticale AA’ si BB’), si care indica marginile corpului prin care se presupune ca trece radiatia (notam cu D „grosimea corpului”, de ex. 10 cm).

2. Desenam la intamplare un numar de cerculete de aceeasi raza (d- diametrul cerculetului, de ex. 6mm) folosind o moneda, un nasture sau un sablon. De exemplu asezam la intamplare 20-25 cerculeţe (daca hartie este mai mare se pun mai multe cerculete, daca este mai mica se pun mai putine, in ideea ca ele sa nu fie prea dese).

3. Se trasează apoi un „fasciculul de fotoni” (de largime L, de ex. 10cm) simbolizat prin linii paralele orizontale trasate din 5 în 5 mm, până întâlneşte un cerculeţ. Daca linia nu intalneste nici un cerculet, inseamna ca „fotonul” a traversat obiectul fara a interactiona.

4. Numărăm cate linii orizontale (traiectorii ale „fotonilor”) ajung pana la o distanta data (x) de la intrarea in corp (x=0). In acest scop numaram aceste traiectirii ramase din 5 in 5mm (intersectii ale traiectoriilor cu o linie verticala). Numarul acesta simbolizeaza intensitatea I a fasculului la distanta x de la intrare, I(x).

5. Se alcatuieste un tabel care sa reprezinta modul in care variază I – intensitatea „fasciculului de fotoni” cu grosimea stratului de substanţă străbătut I = f (x) ca in exemplul de mai jos

Tabelul 1

x 0,5 cm 1cm 1,5cm 2cm 2,5 cm 3 cm 3,5 cm ........

I(x). 21 19 17 14 13 12 8 ........

lnI(x) ... .... ....

6. Reprezentam grafic pe o coala milimetrica I=f(x). Observam caraterul scaderii intensitatii cu distanta si incercam sa gasim expresia functiei care descrie aceasta scadere (figura 1). Se foloseste in acest scop un calculator si un program de fitare (ORIGIN, EasyPlot, etc) si se incearca un fit liniar, parabolic, polinomial, exponential, etc si se vede care anume functie descrie mai bine scaderea observata (figura 2).