• 常設展示用から学校教育用、インテリア用まで各種霧箱の製造販売 有限会社ラド

1. α線のエネルギーを測定する
・ α線の飛程(飛跡の長さ)を測り、エネルギーを測定する。
白い線で1cm四方の升目を印刷した黒い紙(コピー用紙で可)を霧箱の中に敷き、
目盛りとします。紙は霧箱の底面と密着し空気溜まりができないように注意します。

α線の飛程を升目の長さから、目視や写真判定で読み取ります。

α線のエネルギーを E(Mev) 、飛程を R(cm) とおくと、4<E<7において
 実験式 R=0.318E3/2  より E=2.146R2/3
(上式は15℃、760mmHgの乾燥空気中の飛程であり、霧箱内での測定値Rとは厳密には条件が異なり、また正確な飛程は3次元で測定すべきですが、本実験ではエネルギーのおよその値を知るものとします。以下、「α線の速度」、「イオン対の総数」についても同様です。)

RとEの関係を数表にしたものより、Eを求めます。

R (cm)2.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.6
E (Mev)3.9544.0594.1624.2654.3664.4654.5644.6624.7594.8544.9495.043
R (cm)3.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.8
E (Mev)5.1365.2285.3195.415.55.5895.6775.7655.8525.9396.0246.11
R (cm)4.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96
E (Mev)6.1946.2786.3626.4456.5276.6096.696.7716.8526.9327.0117.09
2.α線の速度を求める
 ・ α線の飛程 R(cm) からエネルギー E(Mev) を求め、速度 v(m/s) を求める。
E=(1/2)mv2 より、 v=(2E/m)1/2 , α粒子の質量 m=4.0015u
(注:u=原子質量単位 1.661×10-27kg)

R(cm)2.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.6
E(Mev)3.9544.0594.1624.2654.3664.4654.5644.6624.7594.8544.9495.043
V(m/s)1.38E+071.40E+071.42E+071.43E+071.45E+071.47E+071.48E+071.50E+071.51E+071.53E+071.54E+071.56E+07
R(cm)3.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.8
E(Mev)5.1365.2285.3195.415.55.5895.6775.7655.8525.9396.0246.11
V(m/s)1.57E+071.59E+071.60E+071.61E+071.63E+071.64E+071.65E+071.67E+071.68E+071.69E+071.70E+071.72E+07
R(cm)4.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96
E(Mev)6.1946.2786.3626.4456.5276.6096.696.7716.8526.9327.0117.09
V(m/s)1.73E+071.74E+071.75E+071.76E+071.77E+071.78E+071.79E+071.81E+071.82E+071.83E+071.84E+071.85E+07

α線の速度は光速3.0×108 m/s のおよそ数%程度であることが分かります。

3. α線によるイオン対の数を計算する
 ・ α線の飛程R(cm)からエネルギー E(Mev) を求め、飛程に沿って生じたイオン対の数を計算する。
α粒子が空気中で1個のイオン対を作るのに要する平均電離エネルギー W=35.5eV として、
イオン対の総数 N=E/W を計算します。
R(cm)2.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.6
E(Mev)3.9544.0594.1624.2654.3664.4654.5644.6624.7594.8544.9495.043
N(個)111385114337117252120131122976125789128570131322134045136741139410142055
R(cm)3.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.8
E(Mev)5.1365.2285.3195.415.55.5895.6775.7655.8525.9396.0246.11
N(個)144674147271149845152397154927157438159928162399164852167286169703172103
R(cm)4.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96
E(Mev)6.1946.2786.3626.4456.5276.6096.696.7716.8526.9327.0117.09
N(個)174487176854179205181541183863186169188462190740193006195258197497199723

1個のα線の飛程に沿って、数十万個のイオン対ができていることがわかります。