Született :
1895 november 10-én
Páka
Elhunyt :
1979 szeptember 4-én
Budapest |
Fontosabb évfordulói: |
|
1948 |
Kossuth-díjat
kap |
|
|
1958 |
A Magyar
Televízió 100 kérdés címû mûsorának fõszerkesztõje volt. |
|
1964 |
Tata városa
díszpolgárává választották |
|
|
|
|
Örök álma volt, hogy tudományos játékszobákat
létesíthessen, és 1995 õszén be is teljesült álma, megnyitották
a Csodák Palotáját!
|
|
A háromféle rádióaktív sugárzás kimutatása
egyszerû anyagokkal és eszközökkel |
Öveges József
Állami Pedagógiai Fõiskola, Budapest.
|
1896-ban és az utána következõ években
lett ismeretes, hogy az urán- és thóriumtartalmú anyagokból önmagától,
természetesen, háromféle érdekes sugárzás indul ki.
a. Egy a röntgen-sugárzással teljesen azonos viselkedést mutató sugárzás,
a sugárzás. A röntgensugár
többek között áthatol a fény számára átlátszatlan anyagokon és hat
a fényképezõ lemezre. Ezt teszi a sugár
is. Kimutatása ezen az alapon történik.
b. Különálló parányi részecskékbõl álló atomlövedékeket lövellenek
ki magukból az U és Th tartalmú anyagok. A lövedékek sebessége másod
percenkint 14 000-20 000 kilométer. Errõl a részecskérõl kiderült,
hogy a héliumatom magjával azonos. A részecskét a résznek nevezzük.
A részecske pályáját pedig a sugárnak.
Ha acélgolyó acélfalba ütközik, szikrázik. Hasonlóképpen felvillanást
okoznak a részecskék is, ha pl. cinkszulfidkristálynak ütköznek. Feketedést
okoznak a fényképezõ lemezen is. Nagymértékben vezetõvé teszik a levegõt.
Mi elsõsorban felvillanást okozó hatásuk segítségével figyeljük meg
õket.
c. A fémdrótban mozgó elektronok alkotják az elektromos áramot. Az
U és Th tartalmú anyagok ezeket az elektronokat magukból majdnem másod
percenkint 300 000 km sebességgel lövellik ki. Az áramtól átfolyt
vezetõ elmozdul mágneses térben. Eltérnek irányuktól a kilövelt elektronok
is mágneses térben. A rádióaktív anyagokból kilövelt elektronokat
ß részecskének, pályájukat pedig ß sugárnak nevezzük. Megfeketítik
a fényképezõ lemezt. Az eltéríthetõség és a fényképezõ lemezre gyakorolt
hatás alapján fogjuk kimutatni õket.
A rádióaktivitás felfedezését követõ 16 év alatt rájöttek arra, hogy
mintegy 40 féle radióaktívanyag van. De ezek - 3 kivételével - mindnyájan
az U és Th elemekbõl keletkeznek természetes atombomlás útján. Közülük
18 elem sugároz részeket. A többi elektronokat és ß sugárzást bocsát
ki.
Ha tehát bármely U vagy Th tartalmú anyag sugárzását vizsgáljuk, akkor
tulajdonképpen mintegy 40 féle sugárzó elem együttes sugárzását figyeljük
(az urántartalmú anyagban mindig van thórium is és fordítva). Ezért
kísérleteinkben nem egyetlen elem egyfajta sugárzása, hanem néhány
tucat elembõl kiinduló háromféle sugárzás fog hatni. De ez csak még
érdekesebbé teszi feladatunkat. - Lesz-e a sugárzásban pl. rádium
által kibocsátott sugárzás ? Igen! Hiszen a 40 féle elem között ott
van a rádium is. Ezt ugyancsak egyszerû kísérlettel lehet igazolni,
de erre most nem térünk ki.
Honnan szerzünk radioaktív anyagot ?
Legkönnyebben a thóriumhoz jutunk hozzá, a hosszú gázharisnya formájában.
A gázharisnyának kb. 3/4 része thórium. Kísérleteinkhez teljesen elegendõ
ennek rádióaktivitása.
Sokkal nagyobb mértékben sugároz a világító óramutató vagy óralap
magától világító (aktív) festékje. Különösen a régebben készült világító
órák mutatóját, számlapját ajánljuk. Eldobott, rossz ébresztõórák
kincset érnek a kísérletezõknek.
|
|
|
1. ábra
|
1. ábra. Szurokércdarab a fekete papíron
át lefényképezi önmagát a láthatatlan -sugárzással.
A képen jól látható hogy az ércnek vannak uránban gazdagabb helyei.
Ezeken a helyeken legvilágosabb a kép. Az elmosódott helyek a rögös
felületû ásványnak a lemeztõl távolabb esõ mélyedéseitõl származnak.
A szerzõ felvétele. Exp. idõ: 2 hét.
|
|
|
2. ábra
|
2. ábra. Az elõbbi szurokércdarab -sugárzásával
készült átvilágítási (röntgen) kép. Egy gyufaskatulya fedele alá biztonsági
zár lapos kulcsát ragasztottuk azután a fekete papírba burkolt lemezre
fektettük. A falemezke fölé helyeztük a szurokércdarabot. A szerzõ
felvétele. Exp. idõ: 2 hét.
|
|
|
3. ábra
|
3. ábra. A gázharisnya önmagát fényképezi
le a belõle kiinduló -sugárzással
a fekete papíron át. A gázharisnyát nem szabad kiizzítani, mert szétporlik!
A gyári új gázharisnyából kivágott darabot a beburkolt lemezre fektetjük
és ez egészet egy könyvlapjai közé szorítjuk hogy el ne mozduljon
a harisnya. Az elõzõ képeket az U sugárzása okozta, ezt a képet a
Th sugárzása. A szerzõ felvétele. Exp. idõ: 3 hét.
|
|
|
4. ábra
|
4. ábra. Egy olcsó ébresztõóra eldobott
világítólapja a belõle kiinduló -sugárzással
lefényképezi önmagát az átlátszatlan fekete papíron át. A kép ugyanúgy
készült mint az elõzõ. Az óralap festékes fele fekszik a papírra a
lemez érzékeny oldala felé. Az olcsó óra számlapjáról gyári hiba miatt
hiányzik a 8-as szám. A 12-es szám csonkasága pedig attól ered, hogy
ott volt a világítófestékkel be nem vont kis számlap a csengõbeállító
számára. Az alsó teljes kisebb óralap egy karóráé. A szerzõ felvétele.
Exp. idõ: 1 nap.
|
|
|
5. ábra
|
5. ábra. 80 gramm gázharisnyaport tartalmazó
vánkossal készült kép. Figyeljük meg, milyen szépen kirajzolódik a
gyufaskatulya falap alakja minden részletképen. A fa vastagsága 1
mm. Az önborotvapengéé 0,1 mm. A tízezer vékonyabb fém mégis mennyivel
jobban elnyeli a -sugárzást,
mint a falemez. A szerzõ felvétele. Exp. idõ: 1 hét.
|
|
|
6. ábra
|
6. ábra. Klinikai röntgengéppel készült
átvilágítási kép. Figyeljük meg, hogy a túlságosan erõs sugárzás számára
a falemez nem jelentett akadályt. Nem vet árnyékot. A fémek már erõs
árnyékot vetnek. De az önborotvapenge árnyéka sokkal világosabb, mint
a 10-szer vastagabb keresztbefektetett két fémlemez árnyéka. Ezek
már fekete árnyékot vetnek átvilágításkor A röntgenklinika felvétele.
Exp. Idõ: 1/10 mp.
|
|
|
7. ábra
|
7. ábra. Gázharisnyapor-vánkossal készült
felvétel. A -sugarak
áthatolása annál kisebb mértékû, minél vastagabb az anyagréteg. A
képen egy önborotvapenge, három, majd hat keresztbefektetett penge
átvilágítási képe látható. A hárompengés képen észrevehetjük, hogy
a 2, 3 pengével fedett helyek egyre erõsebb árnyékot adnak. A szerzõ
felvétele. Exp. idõ: 2 hét. Világítóanyaguk 100-1000-szer hatásosabb,
mint az ugyanakkora tömegû gázharisnya.
Esetleg hozzájuthatunk néhány szem uránnitrát kristályhoz. Fényképészek
használták erõsítésre. Gombostûfejnyi darab már elegendõ a felvillanások
megfigyelésére.
A sugár kimutatása.
Kereskedelmi fényképezõ lemezt vagy filmet beburkolunk fekete papirosba
és a lemez érzékeny oldalát fedõ papírosra helyezzük azt a testet,
amelybõl kiinduló sugárzást vizsgálni akarjuk. A testbõl kiinduló
sugárzás áthatol
a papíron és megfeketíti a lemezt. Bizonyos idõ mulva elõhívjuk a
lemezt. Ahol erõsebb a sugárzás, ott erõsebb a feketedés. Képeinken
pozitív másolatokat látunk. Ezeken a képeken tehát az erõsebb sugárzás
helyein úgy látszik, mintha erõsebb fény érte volna a lemezt.
Az 5. és a 6. ábrák érdekes összehasonlításra adnak alkalmat. Mind
a kettõ röntgen-kép; azaz átvilágítási kép. Gyufaskatulya két falemeze
közé egyik esetben önborotvapengét ragasztottunk, a másik esetben
pedig két keresztbe fektetett fémszalagot. Hogy mi van a két összeragasztott
falemez között, azt csak a falemezeken áthaladó sugárral történõ átvilágítás
mutathatja meg. A 6. ábra a röntgen-klinika röntgen-gépével készült,
az 5. ábra pedig a gázharisnyatörmelékbõl kiinduló sugárzással.
Egy kisebb névjegyborítékot megtöltöttünk gázharisnyatörmelékkel,
azután ezt a vánkost borítottuk afölé a tárgy fölé, amelynek átvilágítási
képét meg akartuk kapni a fényképezõ lemezen. Ha ilyen 40-800 gramm
tömegû gázharisnyaport alkalmazunk, akkor a sugárzóhatás
megfelelõen nagyobb lesz, mint egyetlen alig 1 grammos gázharisnya
esetén, tehát rövidebb expozíciós idõ is elegendõ.
A 7. ábrán több egymásra tett önborotvapengét kellett átvilágítani.
A kép egyszerû gázharisnyaréteg alkalmazása esetén talán évek alatt
készült volna el, thóriumvánkossal pedig 2 hét alatt.
Megjegyezzük, hogy a 7. képen a hat önborotvapenge alatt gyengébb
feketedés mutatkozott, mint vártuk, tehát valamiképpen megerõsödött
a sugárzás hatása a lemezre. Ennek a jelenségnek is megvan a kellõ
magyarázata (másodlagos sugárzás).
Az sugárzás kimutatása.
a. Ugyancsak közismert kísérlet az is, hogy a gázharisnya (és a többi
sugárzó anyag) vezetõvé teszi a levegõt, tehát a megtöltött elektroszkóp
elveszíti töltését. A gázharisnyát ne az elektroszkóp tányérjára tegyük,
hanem vegyük le az elektroszkópról tányérját, a gömbjét és csak a
puszta rúdja álljon ki az elektroszkóp házából. Ezáltal az elektroszkóp
kapacitása lehetõleg kicsiny lesz. Minél kisebb az elektroszkóp kapacitása,
annál sebesebben esik a mozgó lemeze ugyanakkora töltésvesztés esetén.
A gázharisnyát tegyük az elektroszkóp házára a rúd mellé. - Az elektroszkóp
lemeze szemmel látható sebességgel esik. - De ha a rúdtól a harisnya
felé fújunk, a kisülés megáll, illetve igen meglassul, mert ezáltal
elfujjuk a rúdtól a kisülést okozó ionokat.
Az a kérdés, hogy a háromféle sugárzás közül melyik teszi vezetõvé
a levegõt. Melyik hatása okozza fõleg az elektroszkóp kisülését? Vajjon
az elõbb megismert sugárzás-e, vagy a többi sugárzás egyike? Erre
felel a következõ kísérlet.
Töltsük meg megint az elektroszkópot. És tegyük a rúd mellé a gázharisnyát.
Miközben a lemez esik, borítsunk egy írópapírból készült süveget a
gázharisnyára. - Meglepve vesszük észre azt, hogy a kisülés megáll
vagy legalábbis nagyon meglassul.
A kísérletet úgy is végezhetjük, hogy megmérjük azt az idõt, amíg
a lemez, mondjuk 10 osztályrészt esik papírsüveggel és papírsüveg
nélkül.
Mivel a papírlap is felfogja a gázharisnyából kiinduló és a levegõt
erõsen vezetõvé tevõ sugárzást, azért ez a sugárzás nem lehet a sugár.
A papírlappal is elárnyékolható sugárzás különálló felvillanásokat
okoz.
a. Mikroszkópi tárgylemezre ragasszunk köralakú kivágással ellátott
papírszeletet. Tisztítsuk meg gondosan a környílás fenekén az üvegfelületet
és lehelletvékonyan kenjük be valamilyen ragasztó anyaggal. Azután
hintsünk a környílásba, (pl. írótoll hegyére vett) gombostûfejnyi
cinkszulfidport. A cinkszulfidkristályok így az üvegfelületre ragadnak,
de nem merülnek el a ragasztóban. Így készül el felvillanó ernyõnk.
A szóbanforgó cinkszulfidpor világító festék néven ismeretes. (Vigyázat,
nem mindenfajta világító festék villan fel az a részecskék ütközésére.
Házilag nem készíthetõ.) Borítsunk a környílás fölé egy darabka gázharisnyát
(vagy tegyünk az ernyõre néhány morzsa uránnitrátot) a gázharisnya
fölé egy cellofánpapírdarabot, (hogy védje a gázharisnyát a sérüléstõl)
és föléje ragasszunk egy újabb környílással ellátott papírlapot. Így
tetszetõs formájú preparátumot nyerünk, amely lényegében: gázharisnya-darab
cinkszulfid felett.
Figyeljük sötétben a cinkszulfid ernyõt 10-50szeres nagyítón át. Másodpercenként
6-10 felvillanást látunk.
Tehát valami kirepül a gázharisnyából (uránnitrátból), ami a cinkszulfidnak
ütközik és fényt ad. Minthogy a felvillanások különállóak, diszkrétek,
különálló, diszkrét részecskékbõl áll az is, ami a felvillanásokat
okozza.
b. Egy papírlap is megakadályozza a felvillanásokat.
Készítsünk egy másik üveglapra villanó ernyõt és az ernyõ fölé tegyünk
gázharisnya-darabot. De most helyezzünk a gázharisnyadarab és a cinkszulfidréteg
közé egy papírlapot is. - Nem fogunk a sötétben felvillanásokat látni.
Ez a kísérlet valószínûvé teszi, hogy az a sugárzás, amely olyan nagymértékben
vezetõvé tette a levegõt, azonos a felvillanásokat okozó sugárzással.
Megjegyzés:Felvillanásokat vizsgáló kísérleteinkben az ernyõnek legalább
félóráig teljes sötétségben kell lennie a vizsgálat elõtt, hogy elveszítse
elõzõ megvilágításból eredõ fénylését, szemünknek pedig legalább tíz
percig, hogy alkalmazkodjék a sötétséghez.
Mivel a felvillanásokra vonatkozó vizsgálatainkat igen erõs félhomályban
kell végezni (legfeljebb olyan világosság lehet, mint amilyen világos
van szobánkban éjtszaka holdvilágos éjjelen), azért nagyon alkalmas
a tanulómikroszkópot használni nagyítónak. Ebbe az ernyõt könnyen
beletehetjük, befoghatjuk és a nagyító lencsén át biztosan láthatjuk
az ernyõt. Vigyázzunk, hogy mindig a lemez üvegoldala - a cinkszulfidréteg
- essék szemünk felé.
c. Felvillanópor készítése gázharisnyatörmelékbõl és cinkszulfidporból.
A nagyító alatt sem a gázharisnyapor nem mutat felvillanásokat önmagában,
sem a cinkszulfidpor. De keverjünk össze gombostûfejnyi cinkszulfidot
és ugyanannyi gázharisnyaport és a keveréket öntsük felvillanó ernyõnk
fölé a papírnyílásba. Ragasszuk le cellofánlappal és egy másik papírszelettel.
Nagyítónk alatt másodpercenkint 8-10 felvillanást figyelhetünk meg.
Ha nem gázharisnyaport, hanem ezerszer aktívabb anyagot kevernénk
össze a világítóporral, akkor az ezerszer nagyobbszámú felvillanás
már szabadszemmel is látható fénylésben tartaná a keveréket.
1 gramm Th másodpercenként 30 000 részt
lövel ki. l gramm mezothórium pedig kb. ezermilliószor többet. Az
önmagától világító festék rendszerint úgy készül, hogy cinkszulfid-porba
parányi mezothóriumot kevernek.
Rádióaktív ásványok kutatása.
Helyezzünk bármilyen anyagot az üveglemezen levõ cinkszulfid ernyõ
fölé. Ragasszuk át cellofánnal vagy papírral, hogy le ne essék róla.
Ha felvillanás mutatkozik, akkor anyagunk uránt vagy thóriumot tartalmaz.
Nagy megközelítésben: 5 mm átmérõjû ernyõt feltételezve, amelyet teljesen
befed a vizsgált anyag, másodpercenként egy felvillanás akkora fokú
rádióaktivitást árul el, mintha anyagunkban 2% urántartalom lenne.
Látható, hogy egy tanulómikroszkóp és egy felvillanó ernyõ birtokában
bármilyen gyanuba fogott kõzetet percek alatt megvizsgálhatunk rádióaktivitására
nézve. A felhasználásra érdemes anyagok másodpercenkénti sok felvillanással
árulják el magukat. Pl. két mákszemnyi urán-szurokérc morzsa másodpercenkint
8-12 felvillanást okoz ernyõnkön.
A harmadik fajta sugárzás a ß sugárzás kimutatása.
4-5 centiméter hosszú ólomcsövet vagy rézcsövet vágjuk két részre.
A rövidebb esõrész legfeljebb l cm hosszú legyen. A csõ belsõ nyílása
ne legyen nagyobb, mint 2-3 mm. A két csõdarab közé helyezzünk 2-3-szorosan
írópapírlapot. A papírlap oldalt kiálló részeit vágjuk le, vagy hajlítsuk
a csõ oldalára, azután a két csõdarabot erõsítsük össze a köréjük
tekert enyvespapírral. A rövidebb csõrész üregébe töltsünk gázharisnyaport.
Azután ragasszuk le papírral a csõ nyílását, hogy a gázharisnyapor
ki ne essék belõle. - Készítsünk két ilyen teljésen egyforma csövet.
|
| |