Câu hỏi thực tập Vật lý - Lý sinh / Trường Đại học Y dược Thành phố Hồ Chí Minh

CÂU HỎI THỰC TẬP VẬT LÝ – LÝ SINH
Bài 1: PHÓNG XẠ HẤP THU
Câu 1: Giải thích nguyên lý hoạt động của máy đếm Geiger – Muller.
– Ống đếm Geiger – Muller được sử dụng để nghiên cứu tia phóng xạ α, β hoặc γ.
– Ống đếm Geiger – Muller là một tụ điện trụ đặt trong ống thủy tinh có chứa khí ở áp suất
khoảng 100 mmHg (xem hình): Điện cực thứ nhất của tụ điện trụ là một sợi dây kim loại, điện cực
thứ hai là một lớp dẫn điện phủ lên mặt trong của thành ống thủy tinh. Vì chất khí chứa trong ống
là điện môi, nên nếu hiệu điện thế giữa hai cực của tụ điện chưa đạt tới hiệu điện thế đánh thủng và
không có tia phóng xạ bay vào trong tụ điện, thì sẽ không có dòng điện chạy trong mạch tụ điện.
– Khi các hạt phóng xạ bay vào không gian giữa hai điện cực của ống đếm, chúng sẽ ion hóa chất
khí làm xuất hiện các electron và các ion. Dưới tác dụng của điện trường giữa hai cực các electron
và các ion chuyển động về các điện cực, tạo ra dòng xung điện ngắn.
– Theo định nghĩa, số xung điện mà máy đếm được ghi được trong mỗi phút gọi là tốc độ đếm n.
Nếu N là số xung điện ghi được trong thời gian t phút, thì ta có:
𝑛 = 𝑁 (𝑐𝑝𝑚: 𝑐𝑜𝑢𝑛𝑡𝑠 𝑝𝑒𝑟 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑒)
Câu 2: Nêu rõ quy luật thay đổi tốc độ đếm phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn phóng xạ
tới ống đếm Geiger – Muller.
– Nếu nguồn có cường độ phóng xạ càng mạnh, thì số hạt phóng xạ truyền tới đập vuông góc vào
một đơn vị diện tích bao quanh điểm ta xét sẽ càng nhiều và do đó tốc độ đếm tại đó sẽ càng lớn.
Tốc độ đếm n giảm tỉ lệ nghịch với bình phương của khoảng cách r tính từ nguồn phóng xạ tới ống đếm, nghĩa là: 𝑛 = 𝑘 2
(k là một hệ số tỉ lệ phụ thuộc nguồn phóng xạ và môi trường bao quanh nguồn đó)
Câu 3: Nêu rõ quy luật thay đổi tốc độ đếm phụ thuộc vào độ dày của tấm kim loại đặt chắn
giữa nguồn phóng xạ và ống đếm Geiger - Muller.
– Khi cho các tia phóng xạ truyền qua vật chất, chúng sẽ bị hấp thụ. Mức độ hấp thụ các tia
phóng xạ tùy thuộc bản chất và độ dày của vật chất đó. Trong trường hợp này, tốc độ đếm n giảm
nhanh theo quy luật hàm mũ khi tăng độ dày x của tấm vật chất ấy: n = no . e−µx Trong đó:
𝑛 : là tốc độ đếm khi không có tấm kim loại chắn giữa nguồn phóng xạ và ống đếm. 0
e: là cơ số của lôga tự nhiên.
µ: là hệ số hấp thụ các tia phóng xạ của tấm kim loại.
– Nếu làm thí nghiệm với hai tấm kim loại có cùng bản chất nhưng có độ dày khác nhau x1 và x2
đặt chắn giữa nguồn phóng xạ và ống đếm, thì hệ số hấp thụ các tia phóng xạ của hai tấm kim loại này tính bằng:
µ = 𝑙𝑛 𝑛1 − 𝑙𝑛 𝑛2 𝑥2 − 𝑥1
Câu 4: Định nghĩa tốc độ đếm và phông của máy đếm. Nêu rõ công thức tính và đơn vị đo của tốc độ đếm.
– Đại lượng biểu thị số đếm xung trong một đơn vị thời gian là tốc độ đếm n. Nếu N là số xung
điện ghi được trong thời gian t phút, ta có:
𝑛 = 𝑁 (𝑐𝑝𝑚: 𝑐𝑜𝑢𝑛𝑡𝑠 𝑝𝑒𝑟 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑒)
– Phông của máy đếm là tốc độ trung bình của nó khi không có nguồn phóng xạ.
Câu 5: Hãy cho biết ý nghĩa thực tế trong lĩnh vực y học sau khi học và thực hành bài phóng xạ hấp thu.
-Hiểu được bản chất và phân biệt các loại tia phóng xạ, từ đó giải thích tại sao con người sử dụng
các loại tia phóng xạ trong việc điều trị và chẩn đoán một số loại bệnh, đặc biệt là ung thư.
- Nắm được nguyên lý hoạt động của máy đếm tia phóng xạ Geiger – Muller trong việc đo phóng xạ.
- Hiểu được bản chất cường độ phóng xạ giảm dần theo bình phương khoảng cách, từ đó áp dụng vô
việc hạn chế độ ảnh hưởng của tác nhân phóng xạ lên tổ chức sống không mong muốn.
- Nắm bắt được độ hấp thu phóng xạ của vật liệu từ đấy lựa chọn các biện pháp bảo hộ phù hợp để
giảm thiểu tác động đáng kể của tác nhân phóng xạ, đặc biệt là trong môi trường làm việc tiếp xúc
lâu dài (bác sĩ chụp X-quang, y tá điều dưỡng trong bệnh viện K,...)
Bài 2: DOPPLER (như file của bé Lài)
Câu 6: Hiệu ứng Doppler âm là gì? Khi nguồn âm/máy thu chuyển động lại gần hoặc ra xa
nhau thì tần số của sóng âm thay đổi như thế nào so với trường hợp nguồn âm và máy thu
đứng yên? Giải thích?
- Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi của tần số khi nguồn âm và máy thu chuyển động tương đối so với nhau.
● Lại gần nhau: Tần số tăng lên
● Ra xa nhau: Tần số giảm xuống
□ Sự thay đổi tần số tuân theo công thức: = . 𝑡ℎ𝑢 𝑛𝑔𝑢ồ𝑛
● 𝑓 : Tần số âm khi nguồn phát và máy thu đều đứng yên 0 ● 𝑣: Vận tốc âm
● 𝑣 : Vận tốc máy thu (âm nếu tiến lại gần lại nguồn âm, dương nếu tiến ra xa nguồn 𝑡ℎ𝑢 âm) ● 𝑣
: Vận tốc nguồn phát (âm nếu tiến lại gần lại nguồn âm, dương nếu tiến ra xa 𝑛𝑔𝑢ồ𝑛 nguồn âm)
- Giải thích sự thay đổi :
𝑇𝐻 : Nguồn phát và máy thu đều chuyển động: 1
-Khi nguồn phát và máy thu chuyển động lại gần nhau Vthu>0 và Vnguồn>0 thì f>f0
-Khi nguồn phát và máy chuyển động ra xa nhau thì Vthu<0 và Vnguồn<0 thì f 𝑇𝐻 : Khi nguồn phát và máy thu đứng yên, ta có V 2
thu=0 và Vnguồn=0 Thì f=f0
Câu 7: Nêu nguyên tắc xác định tần số sóng âm thu được khi nguồn phát sóng âm chuyển
động, còn máy thu đứng yên? Và ngược lại máy thu chuyển động, còn nguồn phát sóng âm đứng yên?
Phần Cơ sở lý thuyết_Sách
Câu 8: Trình bày mục đích của bài thực tập hiệu ứng Doppler?
Phần I. Mục đích_Sách
● Đo độ lệch tần số theo vận tốc của nguồn sóng siêu âm bằng một máy thu đứng yên
● Kiểm chứng sự phụ thuộc giữa độ lệch tần số ∆𝑓 và vận tốc của nguồn sóng siêu âm
● Xác định tốc độ truyền âm trong không khí
● Xác định tốc độ của nguồn sóng siêu âm (hoặc nguồn phản xạ sóng siêu âm) để áp dụng trong siêu âm Doppler
Câu 9: Thiết lập công thức xác định tốc độ truyền sóng siêu âm trong không khí dựa vào hiệu ứng Doppler?
Câu 10: Nêu tên gọi và công dụng của các thiết bị sử dụng trong bài thực tập hiệu ứng Doppler? Thiết bị Công dụng Đầu phát sóng siêu âm
Là nguồn phát sóng siêu âm Đồng hồ đa năng
Phát tín hiệu điện và hiện tần số của tín hiệu phát ra Máy phát tín hiệu
Biến tín hiệu điện thành tín hiệu sóng âm Đầu thu sóng siêu âm Là máy thu sóng siêu âm
Máy khuếch đại tín hiệu
Biến sóng siêu âm thành tín hiệu điện và khuếch đại tín hiệu
Dao động ký (máy hiện sóng)
Cho biết tần số máy thu thu được Xe điện
Gắn với đầu phát, làm đầu phát chuyển động tương đối so với đầu thu Thanh ray
Cố định đường đi của xe Thước đo
Đo lường quãng đường xe đi được
Vòng và giá đỡ dây cáp
Hỗ trợ giữ dây cáp không cản trở chuyển động của xe Dây cáp Đồng hồ bấm giờ
Đo lường thời gian xe đi được
Câu 11: Đánh giá các yếu tố gây ra sai số trong bài thực tập hiệu ứng Doppler và đề xuất cách khắc phục?
- Sai số hệ thống:
● Do dụng cụ đo không chính xác tuyệt đối
● Do điều chỉnh các thiết bị đo không chính xác ● Do phương pháp đo □ Khắc phục:
● Sử dụng thiết bị đo chất lượng, sai số thấp
● Điều chỉnh cẩn thận các thiết bị đo
● Lựa chọn phương pháp đo tối ưu
- Sai số ngẫu nhiên: là sai số mà trong các phép đo riêng lẻ, nó có thể lấy các giá trị ngẫu nhiên,
chưa biết trước một cách cụ thể, kết quả đó lệch cả về 2 phía
□ Khắc phục: lặp lại phép đo nhiều lần và dùng quy luật thống kê đối với các hiện tượng ngẫu nhiên
- Sai số thô: Do thao tác vụng về
● Bấm giờ, nhìn quãng đường ● Đọc 𝑓 và 𝑓 0
● Để dây cáp ảnh hưởng đến vận tốc xe
□ Khắc phục: Kinh nghiệm, cẩn thận
Câu 12: Vận dụng hiệu ứng Doppler với siêu âm để xác định tốc độ truyền của máu trong cơ
thể sống. Biết tốc độ của siêu âm trong cơ thể là không đổi và bằng 1540 m/s (Trình bày ngắn
gọn nguyên lý xác định tốc độ truyền của máu trong cơ thể bằng hiệu ứng Doppler âm).
Khi đầu dò phát ra sóng siêu âm có tần số (𝑓). Khi sóng này đi đến hồng cầu sẽ dội lại thành sóng
phản xạ (𝑓’), hiệu ứng Doppler sẽ làm thay đổi tần số sóng phản xạ. Tần số sóng phản xạ sẽ khác
biệt so với tần số gốc của sóng (𝑓) do chuyển động của máu. 𝑣 +𝑣 ' 0 𝑠 𝑓 = 𝑓. 𝑣 +𝑣 0 '
● 𝑓 : Tần số sóng phản xạ
● 𝑓 : Tần số sóng đầu dò phát ra
● 𝑣 : Vận tốc truyền của máu
● 𝑣 : Vận tốc của siêu âm trong cơ thể 0
● 𝑣 : Vận tốc của đầu dò 𝑠
Giả sử đầu dò đứng yên (𝑣 = 0) 𝑠
Từ công thức trên ta suy ra: ' 𝑣 𝑓 = 𝑓. 0 𝑣 +𝑣 0
⇔𝑣 = ( 𝑓 ' − 1). 𝑣 𝑓 0 𝑓 − 1 . ⇔𝑣 = ( 𝑓 ) 1540 (𝑚/𝑠) '