experimento-11-radioactividad - Y C

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NOTA: 
 
En esta práctica se analizó el comportamiento de la radioactividad, como primer 
procedimiento se utilizaron diferentes placas fotográficas para un tiempo igual a 
100 segundos, después para esas placas fotográficas se introdujo un material 
radioactivo para analizar el comportamiento en el mismo tiempo determinado (100 
segundos). 
INTRODUCCION 1 
 
 
Universidad Tecnológica de Pereira 
Departamento de Física 
 
Laboratorio de Física III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumen 
 
 
Integrantes del Equipo de Trabajo Nº 
 
 
Integrantes Cédula 
JUAN SEBASTIAN HERNANDEZ 1075286265 
DAVID ALEXANDER ERAZO 1085294039 
YACKELINE GARCIA 1088324915 
 
 
En 1896 Henri Becquerel descubrió que cierto material oscurecía una placa 
fotográfica incluso cuando se protegía de la luz, a este fenómeno se le llamo 
Radioactividad. 
 
Después de Becquerel, Maria Curie y su esposo encontraron que la radiación no era 
alterada si el material radioactivo se sometía a un proceso químico o físico; gracias a 
esto comprendieron que tal radiación del núcleo. Existen dos tipos de radiación: la 
radiación natural y la radiación artificial. 
 
1898 Rutherford empezó a estudiar la naturaleza de los rayos emitidos en la 
radioactividad y los clasifico en tres grandes grupos: 
 
- Rayos α: Carga Positiva. 
 
RADIOACTIVIDAD 
CICLO DE PRÁCTICAS EXPERIMENTALES 
INFORME 
N° 11 
 
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- Rayos β: Carga Positiva o Negatica. 
- Rayos ϒ: Carga Neutral. 
 
La desintegración radioactiva de los núcleos puede ocurrir espontáneamente. Toda 
muestra radioactiva contiene una cantidad considerable de núcleos. El tiempo 
necesario para que se desintegre cierta fracción de los núcleos inicialmente 
presentes pueden variar desde unos microsegundos hasta miles de millones de 
años dependiendo de la muestra. 
 
Sea N0 el número de núcleos radioactivos presentes en una muestra en el tiempo t = 
0, y N el número existente en un tiempo posterior t. λ es la constante de 
decaimiento, el signo menos indica que N disminuye con t. 
 
𝑑𝑁 
= −𝜆𝑁 
𝑑𝑡 
Para hallar la expresión matemática para el cambio de N, se separan variables y se 
integra: 
 
𝑁 𝑑𝑁 𝑡 
∫ 
𝑁0 
𝑁 
= −𝜆 ∫ 𝑑𝑡 
𝑁 
ln (
𝑁0
) = −𝜆𝑡 
𝑁 = 𝑁0e− 𝑡 
 
Esta ecuación indica que el número de núcleos radioactivos presentes en una 
muestra disminuye exponencialmente con el tiempo. El número de decaimientos por 
segundo se le conoce como actividad R de la muestra y viene dada por: 
 
𝑑𝑁 
𝑅 = | 
𝑑𝑡 
| = 𝑁0𝜆e 
 
− 𝑡 
 
= 𝑅0e 
 
− 𝑡 
 
 
 
 
 
2.1 Determinar el valor de radiación de fondo en el laboratorio. 
 
2.2 Determinar si la Ley del cuadrado inverso se aplica a la radiación emitida por 
sustancias radioactivas. 
 
2.3 Hallar la energía de decaimiento beta para la muestra TI-204. 
 
2.4 Estudiar las características de absorción de rayos β. 
 
 
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OBJETIVOS 2 
 
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3.1 Operación de tubo GEICER: 
El voltaje correcto de operación para el tubo GEICER-MUELLER puede ser 
determinado experimentalmente usando algún tipo de fuente radioactiva. Un 
tubo funcionando correctamente debe exhibir un efecto de “plateau” en donde el 
número de cuentas permanece constante sobre cierto rango de voltaje aplicado. 
El voltaje de operación del tubo es 850v pero no está ente los objetivos de este 
experimento realizar el proceso para su determinación. Los siguientes pasos 
están encaminados a que el tubo opere correctamente: 
 
3.1.1 Se conecta el contador al adaptador y este a su vez a una toma de 110v. 
 
3.1.2 Se encendió el contador. En la parte posterior del panel se encuentra la 
perilla correspondiente. 
 
3.1.3 Se ubicó el control en la posición TIME. Se acciono la tecla UP, 
aumentando el tiempo de conteo hasta 300s (5 minutos). 
 
3.1.4 Se cambió el control a la posición HIGH VOLTAGE y se acciono el control 
UP hasta alcanzar 850v. Este será el voltaje de trabajo durante el 
experimento. 
 
3.1.5 Se cercioro que el tubo GEICER estuviera conectado y ubicado dentro de 
la cápsula. 
 
3.2 Radiación de fondo: 
La radiación de fondo está constituida por cierta variedad de radiación natural 
existente en el ambiente la cual es captada por el sensor causando errores en la 
medida de la radiación de muestras de baja actividad. Para obtenerla se debe 
realizar el siguiente procedimiento: 
 
3.2.1 Se alejaron todas las muestras del detector. 
 
3.2.2 El Portamuestras debe estar vacío. 
 
3.2.3 Se cambió el control a la posición COUNTS y se acciono la tecla COUNT 
del contador. Se registra el número de cuentas durante 300s con el Porta 
muestras vació. El LED encendido en STOP indica fin del conteo. Se 
anotaron los datos. 
3.2.4 Se acciono la tecla RESET para iniciar nuevamente el conteo. Se presionó 
COUNT y se repitieron las medidas dos veces más. Se ubicaron los datos 
en una tabla. 
PROCEDIMIENO EXPERIMENTAL 3 
 
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3.2.5 Se convirtió la actividad encontrada en cuentas por minuto (CPM). Se 
determinó el promedio de las tres medidas para obtener la radiación de 
fondo en el laboratorio. 
 
3.3 Ley del cuadrado inverso con la distancia: 
La intensidad de la luz emitida por una fuente puntual disminuye con el 
cuadrado inverso de la distancia a la fuente, esta es una ley general para las 
ondas electromagnéticas. Esta ley se cumple además en otras clases de 
fenómenos físicos. Puesto que los rayos emitidos por las sustancias radioactivas 
son análogos a los rayos de luz, uno esperaría que la ley del cuadrado inverso 
con la distancia se cumpla cuando la fuente se aleje del contador GEICER. Para 
determinarla utilice los siguientes pasos: 
 
3.3.1 Se tomó la fuente de TI-204, se colocó en el porta muestra y luego se 
ubicó en la ranura más baja del contador. 
 
3.3.2 Se verifico que el voltaje de operación sea 850v. 
 
3.3.3 Se seleccionó el control en la posición TIME. Se presiona DOWN para el 
tiempo de 200s. 
 
3.3.4 Se llevó el control a la posición COUNTS. Se presionó COUNT y se 
registró el número de cuentas. 
 
3.3.5 Se acciono la tecla RESET y se repitió el paso anterior cambiando el Porta 
muestras para cada posición hasta llegar a la primera ranura. 
 
3.3.6 Se construyó una tabla y se convirtió la actividad observaba en CPM. Se 
tuvo presente desconectar en cada caso el valor hallado de la radiación 
de fondo. 
 
3.3.7 Se graficó la actividad en CPM contra distancia de la muestra al detector. 
 
3.4 Absorción de radiación y energía de decaimiento β: 
Cuando la radiación β es emitida por el núcleo atómico, puede tener un rango 
amplio de energías. La máxima energía asociada a una radiación β es un factor 
muy importante que ayuda a identificar el isótopo que la originó. Para determinar 
esta energía es necesario construir un gráfico del logaritmo natural de la 
actividad corregida Rc en CPM como función de la densidad del material 
absorbente. La información necesaria para la elaboración de la gráfica se 
obtiene de la manera siguiente: 
 
3.4.1 Se colocó la muestra de TI-204 en el Porta muestras y luego se colocó en 
la tercera ranura de arriba hacia debajo de la base del contador. 
 
 
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RESULTADOS EXPERIMENTALES Y ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS 4 
3.4.2 Se verifico que el voltaje de operación continúe en 850v y el tiempo de 
conteo siga en 200s. 
 
3.4.3 Se llevó el control a COUNTS y se presionó COUNT en el contador. El 
valor obtenido fue será el número de cuentas registradas sin el bloqueador 
(cuando no hay un bloqueador entre la muestra y el tubo GEICER). 
 
3.4.4 Se dispone de una caja de 20 bloqueadores de diferente densidad. Se 
tomó el bloqueador de 4,5 mg/cm2 y se colocó en la segunda ranura de 
arribahacia abajo (ranura siguiente superior a la de la muestra). 
 
3.4.5 Se activó y se presionó COUNTS del contador. Este será el número de 
cuentas cuando la radiación es bloqueada durante un tiempo de 200s. 
 
3.4.6 Se repitió lo anterior para cada bloqueador orden dispuesto hasta llegar a 
A1-206 mg/cm2. 
 
3.4.7 Se ubicó en una tabla de datos la actividad observada en CPM. 
 
 
 
 
 
Radiación de fondo 
en el laboratorio 
 
 
 
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La intensidad de la luz emitida por una fuente 
puntual disminuye con el cuadrado inverso de la 
distancia a la fuente. 
 
 
 
 
 
ANALISIS 
 
 
1. Calcule el valor promedio de la radiación de fondo en el laboratorio y recuerde de 
restarle este valor a cada uno de sus datos antes de graficar. 
 
A cada tabla de datos se le resto este valor y además poseen su respectiva grafica 
 
2. Importante: La incertidumbre para una medida de radioactividad de aproxima por 
la raíz cuadrada de la misma medida. Por ejemplo, la incertidumbre de una 
medida de 100 CPM es de±10 CPM. En los siguientes gráficos deben utilizar 
esta aproximación para dibujar las barras de incertidumbre en cada dato. 
 
 
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3. Con los datos de la subsección correspondiente a la ley del inverso del cuadrado, 
trace una gráfica de las actividades observadas en CPM en función del inverso de 
la distancia al cuadrado de la muestra al tubo GEIGER. Encuentre la ecuación 
que relaciona las variables. A partir del coeficiente de correlación calcule cual es 
el grado de confiabilidad en la suposición inicial de que la actividad decae según 
el inverso del cuadrado de la distancia. 
 
 
 
Se puede decir con que la 
radiación decae con el inverso 
del cuadrado de la distancia 
puesto que al principio se obtuvo 
una gráfica cuya ecuación era 
potencial (y = 8007.5x -1.8) pero 
ahora que graficamos las 
actividades observadas en CPM 
en función del inverso de la 
distancia al cuadrado de la 
muestra al tubo GEIGER se 
obtuvo en la gráfica una tendencia a una línea recta que cortaba los puntos obtenidos y 
cuya ecuación es y = 8544.5x - 14.191. 
4. Con los datos correspondientes a la absorción de radiación β, trace una gráfica 
del logaritmo de la actividad en el eje y en función de la densidad del bloqueador 
en el eje x. Trace la mejor recta posible entre los primeros puntos de tal forma 
que intercepte el eje x. Con la ecuación de esta recta, deduzca el valor de la 
densidad del bloqueador en el punto de intersección con x (llámelo D) y 
reemplácelo en la siguiente relación empírica para la energía de decaimiento β: 
 
 
 
 
La ecuación de la recta 
representada en la anterior gráfica 
tiene como función y = -35,253x + 
7,3531; haciendo y=0 y hallando x 
tenemos que: 
x = 
−7,3531 
= 0,20858 
−35,253 
Con lo cual podemos decir que el 
material el que presente una densidad de 0,20858 g 
cm 
podrá contrarrestar los 
efectos de los rayos β que produce el Talio-204. 
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ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS 5 
APLICACIONES 6 
g 1kg 10000 cm2 kg 
0,20858 
cm2 
* 
1000g 
* 
1 m2 
= 2,0858 
m2
 
 
 
Reemplazando este valor en la ecuación tenemos que: 
 
 
Em = 1 .84 * 2,0858 + 0 .212 = 4,049872 
 
 
5. Compare el valor de Em con su valor teórico. (Emt =0 ,71MeV) 
 
Como se puede observar el valor de Em hallado no es cercano al valor teórico, 
creemos que esto se debe a errores en las unidades y errores de medición 
además de los errores del instrumento utilizado. 
 
 
 
 
 
 
 
5.1 Calcule el valor promedio de la radiación de fondo en el laboratorio. 
 
5.2 Con los datos de la subsección correspondiente a la ley del inverso del 
cuadrado, utilice papel milimetrado y trace una gráfica de las actividades 
observadas en CPM en función de la distancia de ubicación de la muestra al tubo 
GEIGER. Qué clase de curva resulta? Encuentre la relación entre las variables. 
 
5.3 Con los datos correspondientes a la absorción de radiación β, utilice papel 
milimetrado y trace una gráfica de las actividades (CPM) en función de la 
densidad del absorbedor. 
 
 
 
 
• Contadores Geiger se pueden utilizar para detectar la radiación gamma, y para 
ello se utiliza el tubo de ventanas. Sin embargo, la eficiencia es de sólo 1%, 
debido a la baja interacción de gamma con el tubo. 
 
 
• Las principales cualidades de la radiación de utilidad para su aplicación en 
industria son: 
 
 
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CONCLUSIONES 7 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 8 
• Atraviesan/penetran la materia. La capacidad de las radiaciones para atravesar 
la materia varía en función del tipo de radiación. Así pues, dependiendo de la 
aplicación que se quiera dar en la industria, se elegirá un tipo u otro de radiación. 
Las radiaciones más penetrantes son los neutrones, seguidos de los rayos 
gamma y los rayos X. Las radiaciones beta tienen menor capacidad de 
penetración que las anteriores, pero mayor que las partículas alfa, las cuales no 
son capaces de atravesar una hoja de papel o nuestra piel. 
 
• Facilidad y precisión de detección. Es posible medir cantidades insignificantes de 
radiación de manera rápida y precisa. Se puede detectar un átomo radiactivo en 
cien mil millones de átomos no radiactivos. 
 
• Estimulan la producción de radiaciones secundarias. 
 
 
 
 
 
 
• La radiactividad es una propiedad que resulta muy importante y muy útil para la 
humanidad, pero a su vez es muy peligrosa. Lo importante de esto es tratar de 
controlar al máximo esa energía tomando todas la medidas necesarias de 
prevención y control porque esa energía bien controlada puede ser de 
muchísima utilidad y puede ayudar a mejorar la vida del hombre aplicando toda 
esa energía en fines pacíficos que lo ayudan no solo a vivir mejor sino q también 
a curar y a prevenir enfermedades. 
 
• Cada elemento radiactivo se desintegra con cierta rapidez siguiendo una 
tendencia de tipo exponencial, a esta desintegración se le conoce como 
decaimiento radiactivo el cual puede ser muy rápido o muy lento dependiendo 
del isotopo analizado. 
 
• La radioactividad se puede considerar como mala ya que daña la estructura 
genética de los seres 
humanos si se expone a niveles muy elevados. Pero hay que tener en cuenta 
que en la actualidad hay países usando la radioactividad para brindar energía 
eléctrica a una gran número de personas y, también hay países usando la radio 
actividad para formar armas nucleares, es decir puede tener resultados buenos 
como también resultados muy malos, es dependiendo de su uso. 
 
 
 
 
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8.1 SEARZ, ZEMANSKY, YOUNG Y FREDDMAN, FISICA UNIVERSITARIA. 
Volumen I. Ed Pearson. Undécima Edición. 2005. 
 
8.2 FISHBANE, Paul y otros. Física para ciencias e ingeniería, Volumen I. Prentice 
Hall, 1994. 
 
8.3 SERWAY, Taymond. Física Tomo I, Cuarta edición. Mc Graw Hill, 1997. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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