Инфоурок Другое ПрезентацииУрок-презентация по теме "Экспериментальные методы исследования частиц" (9 класс)

Урок-презентация по теме "Экспериментальные методы исследования частиц" (9 класс)

Скачать материал
Скачать тест к материалу

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ экспериментальные методы.doc

 

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Костромского муниципального района Костромской области

«Саметская основная общеобразовательная школа»

 

 

 

 

 

 

Методическая разработка по теме

«Урок презентация по теме «Экспериментальные методы исследования частиц»

 

 

Выполнила: учитель математики

и физики Карабанова С.В.

 

 

 

 

 

 

 

2015 г.

Цель урока:

v  Изучить приборы регистрации частиц, их устройство и принцип действия, назначение.

v  Продолжить формирование умений работать с книгой и текстом,  со схемами приборов.

v  Развивать умения выделять главное, сравнивать, сопоставлять, обобщать, продолжать развивать самостоятельность, познавательный интерес.

v  Проследить диалектический путь познания на примере изучения приборов для регистрации частиц.

 

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Форма:урок презентация.

Оборудование: На каждом столе рисунки, схемы для каждого прибора (приложение 1), дополнительный теоретический материал (приложение 2), мультимедийный проектор, презентация.

 

 

ХОД УРОКА

Учитель:Здравствуйтеребята! Сегодня мы с вами продолжим изучение ядерной физики и познакомимся с экспериментальными методами исследования частиц.(Слайд 1) Но перед началом изучения новой темы повторим пройденный материал по вопросам к параграфу.(Слайд 2)

 Учащиеся отвечают на вопросы.

Учитель: Изучая строение атома и радиоактивности, мы с вами установили состав излучения, свойства излучения и знаем, что они при определенных условиях могут представлять опасность для здоровья живых организмов. Радиоактивное излучение невидимо. Для того, чтобы защитить свою жизнь от биологического действия излучений необходимы специальные приборы, обнаруживающие излучение. Человек должен знать такие приборы, их изучать, для этого мы сегодня и рассмотрим различные приборы,  выясним какой из них лучше.

Учитель:Современные технологии требуют максимальной информации о заряженных частицах. Сегодня вам предоставляется возможность познакомитьсясо специальными устройствами, с помощью которых можно было бы регистрировать ядра и различные частицы, а также изучать их взаимодействие. Записываем тему урока «Экспериментальные методы исследования частиц».

Учитель: Вспомните, в процессе рассмотрения какого опыта, вы уже познакомились с одним из методов регистрации частиц?

Учащиеся отвечают.

Учитель:Правильно, это метод сцинтилляции. Но этот метод не дает необходимой точности. Результат подсчета вспышек на экране в большей степени зависит от остроты зрения наблюдателя. Глаза быстро устают.

А сейчас вы перечертите таблицу, которую мы с вами заполним в процессе работы. (Слайд 3)

Учащиеся перечерчивают таблицу в тетрадь.

Учитель:Более совершенным прибором для регистрации частиц является так называемый счетчик Гейгера, изобретенный в 1908 году. (Слайд 4)

Устройство состоит из герметичного металлического или стеклянного баллона, наполненного инертным газом (неон, аргон) или газовой смесью. Внутри баллона имеются электроды – катод и анод. Для облегчения возникновения электрического разряда в газовом баллоне создается пониженное давление. Электроды подключаются к источнику высокого напряжения постоянного тока через нагрузочный резистор, на котором формируются электрические импульсы при регистрации радиоактивных частиц.

В исходном состоянии газовый промежуток между электродами имеет высокое сопротивление и тока в цепи нет. Когда заряженная частица, имеющая высокую энергию, сталкивается с элементами конструкции датчика (корпус, баллон, катод), она выбивает некоторое количество электронов, которые оказываются в промежутке между электродами. Под действием ускоряющего напряжения в несколько сотен вольт электроны, находящиеся в инертном газе, начинают устремляться к аноду. На этом пути они легко ионизируют молекулы газа, выбивая вторичные электроны. Процесс многократно повторяется и количество электронов лавинообразно увеличивается, что приводит к возникновению разряда между катодом и анодом. В состоянии разряда газовый промежуток в межэлектродном пространстве становится токопроводящим, что обуславливает скачок тока в нагрузочном резисторе.

В несамогасящихся счетчиках прекращение разряда достигается отключением источника питания, что приводит счетчик Гейгера в исходное состояние. В самогасящихся галогенных счетчиках, широко применяемых в настоящее время, это достигается за счет введения в газовую среду специальных добавок (хлор, бром, йод, спирт), которые способствуют быстрому прекращению разряда. Также в качестве нагрузочного резистора используют высокоомное сопротивление – несколько единиц или десятков мегаом. Это позволяет за счет падения напряжения на резисторе (во время разряда) резко уменьшить разность потенциалов на электродах счетчика. Как правило, напряжение менее 300 вольт делает невозможным поддержание разряда, и он автоматически прекращается. (Слайд 5)

Учитель: У каждого из вас есть дополнительные данные по счетчику Гейгера, рисунки и схемы. Вам дается 5 минут на прочтение и заполнение таблицы по этому методу. После того как вы сделаете мы с вами проверим записи.

Учащиеся выполняют задание.

Учитель:Теперь проверяем и записываем данные кто не смог сделать. (Слайд 6)

Учитель:Счетчик Гейгера позволяет только регистрировать тот факт, что через него пролетает частица.Гораздо большие возможности для изучения микромира дает прибор, изобретенный в 1912 году и называемый камерой Вильсона. (Слайд 7)

 

Учитель: В камере Вильсона треки заряженных частиц становятся видимыми благодаря конденсации перенасыщенного пара на ионах газа, образованных заряженной частицей. На ионах образуются капли жидкости, которые вырастают до размеров достаточных для наблюдения (10-3-10-4 см) и фотографирования при хорошем освещении. Пространственное разрешение камеры Вильсона обычно ≈ 0.3 мм. Рабочей средой чаще всего является смесь паров воды и спирта под давлением 0.1-2 атмосферы (водяной пар конденсируется главным образом на отрицательных ионах, пары спирта – на положительных). Перенасыщение достигается быстрым уменьшением давления за счёт расширения рабочего объёма. Время чувствительности камеры, в течение которого перенасыщение остаётся достаточным для конденсации на ионах, а сам объём приемлемо прозрачным (не перегруженным капельками, в том числе и фоновыми), меняется от сотых долей секунды до нескольких секунд. После этого необходимо очистить рабочий объём камеры и восстановить её чувствительность. Таким образом, камера Вильсона работает в циклическом режиме. Полное время цикла обычно  > 1 мин.

Учитель: Возможности камеры Вильсона значительно возрастают при помещении её в магнитное поле. По искривлённой магнитным полем траектории заряженной частицы определяют знак её заряда и импульс. С помощью камеры Вильсона в 1932 г. К. Андерсон обнаружил в космических лучах позитрон.
    Наблюдение позитрона в камере Вильсона (рис. 2), помещенной в магнитное поле. Тонкая изогнутая прерывистая линия, идущая снизу вверх – трек позитрона. Темная полоса, пересекающая трек посредине, слой вещества, в котором позитрон теряет часть энергии, и по выходе из которого двигается с меньшей скоростью. Поэтому трек искривлён сильнее. (Слайд 8)

 

Учитель:Важным усовершенствованием, удостоенным в 1948 г. Нобелевской премии (П. Блэкетт), явилось создание управляемой камеры Вильсона. Специальные счётчики отбирают события, которые должны быть зарегистрированы камерой Вильсона, и “запускают” камеру лишь для наблюдения таких событий. Эффективность камеры Вильсона, работающей в таком режиме, многократно возрастает. “Управляемость” камеры Вильсона объясняется тем, что можно обеспечить очень высокую скорость расширения газовой среды и камера успевает отреагировать на запускающий сигнал внешних счётчиков.

 

Учитель:Сейчас вы прочитав дополнительный материал по камере Вильсона заполните таблицу и далее мы ее проверим.

Учащиеся читают и  заполняют таблицу.

 Учитель: Проверяем ваши записи и дописываем те  записи, которых у вас нет. (Слайд 9)

Учитель: Одной из разновидностей камеры Вильсона является изобретенная в 1952 году пузырьковая камера. (Слайд 10)

Учитель:      Принцип действия пузырьковой камеры напоминает принцип действия камеры Вильсона. В последней используется свойство перенасыщенного пара конденсироваться в мельчайшие капельки вдоль траектории заряженных частиц. В пузырьковой камере используется свойство чистой перегретой жидкости вскипать (образовывать пузырьки пара) вдоль пути пролёта заряженной частицы. Перегретая жидкость – это жидкость, нагретая до температуры большей температуры кипения для данных условий. Вскипание такой жидкости происходит при появлении центров парообразования, например, ионов. Таким образом, если в камере Вильсона заряженная частица инициирует на своём пути превращение пара в жидкость, то в пузырьковой камере, наоборот, заряженная частица вызывает превращение жидкости в пар. (Слайд 11)

 

Учитель:    Перегретое состояние достигается быстрым (5-20 мс) уменьшением внешнего давления. На несколько миллисекунд камера становится чувствительной и способна зарегистрировать заряженную частицу. После фотографирования треков давление поднимается до прежней величины, пузырьки “схлопываются” и камера вновь готова к работе. Цикл работы большой пузырьковой камеры neaeqv1 с (т. е. значительно меньше, чем у камеры Вильсона), что позволяет использовать её в экспериментах на импульсных ускорителях. Небольшие пузырьковые камеры могут работать в значительно более быстром режиме – 10-100 расширений в секунду. Моменты возникновения фазы чувствительности пузырьковой камеры синхронизуют с моментами попадания в камеру частиц от ускорителя.(Слайд 12)

 

Учитель:Сейчас вы прочитав дополнительный материал по пузырьковой камере заполните таблицу, затем мы ее проверим.

Учащиеся читают и заполняют таблицу.

Учитель:Проверяем и исправляем неправильно написанное. (Слайд 13)Для регистрации частиц наряду с камерами Вильсона и пузырьковыми камерами применяются толстослойные фотоэмульсии. Ионизирующие действие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра.(Слайд14)

 

Учитель: Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. При появлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зёрен серебра образует трек частицы.

По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Из-за большой плотности фотоэмульсии треки получаются очень короткими, но при фотографировании их можно увеличить. Преимущество фотоэмульсии состоит в том, что время экспозиции может быть сколько угодно большим. Это позволяет регистрировать редкие явления. Важно и то, что благодаря большой тормозящей способности фотоэмульсии увеличивается число наблюдаемых интересных реакций между частицами и ядрами.

 

Учитель: Сейчас вы прочитав дополнительный материал по методу толстослойных фотоэмульсий заполните таблицу и мы ее проверим.

Учащиеся читают и заполняют таблицу.

 

 Учитель:Сравниваем записи в таблице и дописываем у кого нет записей. (Слайд 15)

 Учитель:А сейчас вы ответите на несколько вопросов. (Слайд 16, 17)

Учитель: Вот мы и познакомились с вами с различными экспериментальными методами исследования частиц. Все методы разные, имеют и преимущества, и недостатки, обладают различными характеристиками. (Слайд 18)

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: §68, ответить на вопросы к параграфу.

На этом наш урок закончен. Всем большое спасибо!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2.

Принцип работы газоразрядного счетчика Гейгера

Принцип работы счетчиков Гейгера основан на эффекте ударной ионизации газовой среды под действием радиоактивных частиц или квантов электромагнитных колебаний в межэлектродном пространстве при высоком ускоряющем напряжении.

Устройство состоит из герметичного металлического или стеклянного баллона, наполненного инертным газом (неон, аргон) или газовой смесью. Внутри баллона имеются электроды – катод и анод. Для облегчения возникновения электрического разряда в газовом баллоне создается пониженное давление. Электроды подключаются к источнику высокого напряжения постоянного тока через нагрузочный резистор, на котором формируются электрические импульсы при регистрации радиоактивных частиц.

http://www.mydozimetr.ru/images/pic3_plan_counter.jpg

Рис.1. Устройство и схема включения счетчика Гейгера.

В исходном состоянии газовый промежуток между электродами имеет высокое сопротивление и тока в цепи нет. Когда заряженная частица, имеющая высокую энергию, сталкивается с элементами конструкции датчика (корпус, баллон, катод), она выбивает некоторое количество электронов, которые оказываются в промежутке между электродами. Под действием ускоряющего напряжения в несколько сотен вольт электроны, находящиеся в инертном газе, начинают устремляться к аноду. На этом пути они легко ионизируют молекулы газа, выбивая вторичные электроны. Процесс многократно повторяется и количество электронов лавинообразно увеличивается, что приводит к возникновению разряда между катодом и анодом. В состоянии разряда газовый промежуток в межэлектродном пространстве становится токопроводящим, что обуславливает скачок тока в нагрузочном резисторе.

В несамогасящихся счетчиках прекращение разряда достигается отключением источника питания, что приводит счетчик Гейгера в исходное состояние. В самогасящихся галогенных счетчиках, широко применяемых в настоящее время, это достигается за счет введения в газовую среду специальных добавок (хлор, бром, йод, спирт), которые способствуют быстрому прекращению разряда. Также в качестве нагрузочного резистора используют высокоомное сопротивление – несколько единиц или десятков мегаом. Это позволяет за счет падения напряжения на резисторе (во время разряда) резко уменьшить разность потенциалов на электродах счетчика. Как правило, напряжение менее 300 вольт делает невозможным поддержание разряда, и он автоматически прекращается.

Характеристики счетчиков Гейгера

Остановимся на наиболее важных характеристиках газоразрядных счетчиков Гейгера, по которым можно сравнивать и выявлять лучшие образцы из них.

  • Конструкция и назначение. Основные виды счетчиков – цилиндрические и торцевые. Первые похожи на продолговатую трубку-баллон в виде цилиндра. Ионизационная камера вторых образована круглой или прямоугольной формой тела небольшой высоты и значительной рабочей торцевой поверхностью. Реже встречаются торцевые счетчики в виде удлиненного цилиндра и малого входного окна со стороны торца. Устройства могут регистрировать как отдельный вид радиоактивного излучения (альфа, бета, гамма), так и их комбинацию (например, гамма+бета или альфа+бета+гамма). Это достигается особенностями конструкции корпуса, электродов, а также выбором материала для их изготовления.
  • Площадь входного окна или рабочей зоны. Это площадь пространства, через которое пролетают детектируемые частицы или кванты. Она напрямую связана с размерами счетчика. Чем больше эта площадь, тем больше частиц сможет уловить счетчик Гейгера в единицу времени и тем больше будет его чувствительность к радиации.
  • Эффективность регистрации. По разным причинам счетчики Гейгера не могут зафиксировать все без исключения пролетающие частицы или гамма-кванты. Данная величина указывает процент фактически зарегистрированных радиоактивных частиц от всего их количества, пролетающего через площадь рабочей зоны. Этот параметр проверяют стандартными источниками на основе плутония-239 (альфа-излучатель), таллия-204 (бета-излучатель) и других радиоактивных материалов. В качестве бета-излучателей также используется система радионуклидов: стронция-90 и продукта его распада иттрия-90.
  • Диапазон регистрируемых энергий. Это энергетический спектр улавливаемых счетчиком Гейгера фотонов, альфа или бета-частиц. Может указываться как в общем, так и раздельно для каждого вида излучения. Единицы измерения – мегаэлектронвольты (МэВ) либо килоэлектронвольты (кэВ). Радиоактивные частицы, вырывающиеся в окружающее пространство, имеют широкий диапазон энергий. Но только бета-излучение достаточной энергии сможет выбить первичные электроны для начала ионизационного процесса. Только сильные альфа-частицы смогут преодолеть воздушную прослойку и стенку входного окна между источником и камерой счетчика Гейгера.

Сегодня промышленность выпускает широкий ассортимент счетчиков Гейгера-Мюллера для нужд приборостроительной отрасли. Рассмотрим наиболее типичные из них, которые нашли применение в современных дозиметрических приборах.

Камера Вильсона

    Камера Вильсона – трековый детектор элементарных заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка мелких капелек жидкости вдоль траектории её движения. Изобретена
Ч. Вильсоном в 1912 г. (Нобелевская премия 1927 г.).
    Важным этапом в методике наблюдения следов частиц явилось создание камеры Вильсона (1912 г.). За это изобретение
Ч. Вильсону в 1927 г. присуждена Нобелевская премия. В камере Вильсона (см. рис. 1) треки заряженных частиц становятся видимыми благодаря конденсации перенасыщенного пара на ионах газа, образованных заряженной частицей. На ионах образуются капли жидкости, которые вырастают до размеров достаточных для наблюдения (10-3-10-4 см) и фотографирования при хорошем освещении. Пространственное разрешение камеры Вильсона обычно ≈ 0.3 мм. Рабочей средой чаще всего является смесь паров воды и спирта под давлением 0.1-2 атмосферы (водяной пар конденсируется главным образом на отрицательных ионах, пары спирта – на положительных). Перенасыщение достигается быстрым уменьшением давления за счёт расширения рабочего объёма. Время чувствительности камеры, в течение которого перенасыщение остаётся достаточным для конденсации на ионах, а сам объём приемлемо прозрачным (не перегруженным капельками, в том числе и фоновыми), меняется от сотых долей секунды до нескольких секунд. После этого необходимо очистить рабочий объём камеры и восстановить её чувствительность. Таким образом, камера Вильсона работает в циклическом режиме. Полное время цикла обычно > 1 мин.

Wilson's cloud chamber 1912  http://nuclphys.sinp.msu.ru/antimatter/images/ant03_02.jpgEarly cloud chamber photograph (Source: C. T. R. Wilson, Cambridge)
Рис. 1. Камера Вильсона (1912 г.) и фотография треков

http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/images/d10.gif
Рис. 3. К принципу работы камеры Вильсона

 Возможности камеры Вильсона значительно возрастают при помещении её в магнитное поле. По искривлённой магнитным полем траектории заряженной частицы определяют знак её заряда и импульс. С помощью камеры Вильсона в 1932 г. К. Андерсон обнаружил в космических лучах позитрон.
    Наблюдение позитрона в камере Вильсона (рис. 2), помещенной в магнитное поле. Тонкая изогнутая прерывистая линия, идущая снизу вверх – трек позитрона. Темная полоса, пересекающая трек посредине, слой вещества, в котором позитрон теряет часть энергии, и по выходе из которого двигается с меньшей скоростью. Поэтому трек искривлён сильнее.

   


Рис. 2. Наблюдение позитрона в камере Вильсона.

 

 

Важным усовершенствованием, удостоенным в 1948 г. Нобелевской премии (П. Блэкетт), явилось создание управляемой камеры Вильсона. Специальные счётчики отбирают события, которые должны быть зарегистрированы камерой Вильсона, и “запускают” камеру лишь для наблюдения таких событий. Эффективность камеры Вильсона, работающей в таком режиме, многократно возрастает. “Управляемость” камеры Вильсона объясняется тем, что можно обеспечить очень высокую скорость расширения газовой среды и камера успевает отреагировать на запускающий сигнал внешних счётчиков.

Рис. 1. Ядерная реакция 14N (α, р) 17О, зарегистрированная в камере Вильсона. На снимке видны следы бомбардирующих α-частиц (линии, направленные снизу вверх), а также образующие вилку следы продуктов реакции — протона и ядра 17О.

http://pusk.by/pictures/bse/jpg/0274344003.jpg  Образование пары позитрон—электрон в камере Вильсона. Видны следы позитрона и электрона, образовавшихся при взаимодействии γ-кванта (не оставляющего видимого следа) с ядром свинца в свинцовом экране, перегораживающем камеру.

 Образование пары позитрон—электрон в камере Вильсона. Видны следы позитрона и электрона, образовавшихся при взаимодействии γ-кванта (не оставляющего видимого следа) с ядром свинца в свинцовом экране, перегораживающем камеру.

Пузырьковая камера

    Пузырьковая камера – трековый детектор элементарных заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка пузырьков пара вдоль траектории её движения. Изобретена А. Глэзером в 1952 г. (Нобелевская премия 1960 г.).
     Принцип действия пузырьковой камеры напоминает принцип действия камеры Вильсона. В последней используется свойство перенасыщенного пара конденсироваться в мельчайшие капельки вдоль траектории заряженных частиц. В пузырьковой камере используется свойство чистой перегретой жидкости вскипать (образовывать пузырьки пара) вдоль пути пролёта заряженной частицы. Перегретая жидкость – это жидкость, нагретая до температуры большей температуры кипения для данных условий. Вскипание такой жидкости происходит при появлении центров парообразования, например, ионов. Таким образом, если в камере Вильсона заряженная частица инициирует на своём пути превращение пара в жидкость, то в пузырьковой камере, наоборот, заряженная частица вызывает превращение жидкости в пар.

http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/images/bubble1.jpg
а.

http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/images/bubble2.gif
б.

http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/images/bubble3.gif
в.

Рис. 1. Пузырьковая камера: а - внешний вид, б - фотография события в камере, в - расшифровка события

    Перегретое состояние достигается быстрым (5-20 мс) уменьшением внешнего давления. На несколько миллисекунд камера становится чувствительной и способна зарегистрировать заряженную частицу. После фотографирования треков давление поднимается до прежней величины, пузырьки “схлопываются” и камера вновь готова к работе. Цикл работы большой пузырьковой камеры neaeqv1 с (т. е. значительно меньше, чем у камеры Вильсона), что позволяет использовать её в экспериментах на импульсных ускорителях. Небольшие пузырьковые камеры могут работать в значительно более быстром режиме – 10-100 расширений в секунду. Моменты возникновения фазы чувствительности пузырьковой камеры синхронизуют с моментами попадания в камеру частиц от ускорителя.

http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/images/bubble4.jpg
Рис. 2. Аннигиляция антипротона. Антипротон (синий) влетает в пузырьковую камеру снизу и попадает в протон. В результате аннигиляции образуется 4 π+ (красный) и 5 π- (зеленый), желтый трек - мюон, который образовался в результате распада π-мезона.

   Важным преимуществом пузырьковой камеры по сравнению с камерой Вильсона и диффузионной камерой является то, что в качестве рабочей среды в ней используется жидкость (жидкие водород, гелий, неон, ксенон, фреон, пропан и их смеси). Эти жидкости, являясь одновременно мишенью и детектирующей средой, обладают на 2-3 порядка большей плотностью, чем газы, что многократно увеличивает вероятность появления в них событий, достойных изучения, и позволяют целиком “уместить” в своём объёме треки высокоэнергичных частиц.
    Пузырьковые камеры могут достигать очень больших размеров (до 40 м3). Их, как и камеры Вильсона, помещают в магнитное поле. Пространственное разрешение пузырьковых камер ≈ 0.1 мм.
    Недостатком пузырьковой камеры является то, что её невозможно (в отличие от камеры Вильсона) быстро “включить” по сигналам внешних детекторов, осуществляющих предварительный отбор событий, так как жидкость слишком инерционна и не поддается очень быстрому (за время ≈ 1 мкс) расширению. Поэтому пузырьковые камеры, будучи синхронизованы с работой ускорителя, регистрируют все события, инициируемые в камере пучком частиц. Значительная часть этих событий не представляет
интереса.

Метод толстослойных фотоэмульсий

Для регистрации частиц наряду с камерами Вильсона и пузырьковыми камерами применяются толстослойные фотоэмульсии. Ионизирующие действие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра.

Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. При появлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зёрен серебра образует трек частицы.

По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Из-за большой плотности фотоэмульсии треки получаются очень короткими, но при фотографировании их можно увеличить. Преимущество фотоэмульсии состоит в том, что время экспозиции может быть сколько угодно большим. Это позволяет регистрировать редкие явления. Важно и то, что благодаря большой тормозящей способности фотоэмульсии увеличивается число наблюдаемых интересных реакций между частицами и ядрами.

Счетчик Гейгера

- служит
для подсчета количества радиоактивных  частиц ( в основном электронов).

Это стеклянная трубка, заполненная газом (аргоном),  с двумя электродами внутри (катод и анод).
При пролете частицы возникает
ударная ионизация газа и возникает импульс  электрического тока.

 

http://class-fizika.narod.ru/korm/at/12.jpg
Достоинства:
- компактность
- эффективность
- быстродействие
- высокая точность (10ООО частиц/с).

Где используется:
- регистрация радиоактивных загрязнений на местности, в помещениях, одежды, продуктов и т.д.
- на объектах хранения радиоактивных материалов или с работающими ядерными реакторами
- при поиске залежей радиоактивной руды (U, Th)



Камера Вильсона

- служит
для наблюдения и фотографирования следов от пролета частиц (треков).

Внутренний объем камеры заполнен парами спирта или воды в перенасыщенном состоянии:
при опускании поршня уменьшается давление внутри камеры и понижается температура, в результате адиабатного процесса образуется
перенасыщенный пар.
По следу пролета частицы конденсируются  капельки влаги и образуется трек –
видимый след.
При помещении камеры в магнитное поле  по треку можно определить  
энергию, скорость, массу и заряд частицы.

http://class-fizika.narod.ru/korm/at/13.jpg

По длине и толщине трека, по его искривлению в магнитном поле определяют характеристики пролетевшей радиоактивной частицы.
Например, альфа-частица дает сплошной толстый трек,
протон - тонкий трек,
электрон - пунктирный трек.


Пузырьковая камера


- вариант камеры Вильсона

http://class-fizika.narod.ru/korm/at/14.jpg

При резком понижении поршня жидкость, находящаяся под высоким давление, переходит в перегретое состояние. При быстром движении частицы  по следу образуются пузырьки пара , т.е. жидкость закипает, виден трек.

Преимущества перед камерой Вильсона:
- большая плотность среды, следовательно короткие треки
- частицы застревают в камере и можно проводить дальнейшее наблюдение частиц
- большее быстродействие.


Метод толстослойных фотоэмульсий


- служит
для регистрации частиц
- позволяет регистрировать редкие явления из-за большого время экспозиции.

Фотоэмульсия содержит большое количество микрокристаллов
бромида серебра.
Влетающие частицы ионизируют поверхность фотоэмульсий. Кристаллики AgВr распадаются под действием заряженных частиц и при проявлении выявляется след от пролета частицы - трек.
По длине и толщине трека можно определить  энергию и массу частиц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники информации:

1) http://dic.academic.ru/pictures/enc_colier/7955_001.jpg

2) http://markx.narod.ru/pic/

3) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liquid_hydrogen_bubblechamber.jpg?uselang=ru

4) http://visualrian.ru/ru/site/gallery/#747565/context[flow][category]=labor

5) http://www.mydozimetr.ru/articles/schetchiki_geygera

6) http://www.lgroutes.com/femous/Scientific/Geiger.htm

7) http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/wchamber.htm

8) http://profbeckman.narod.ru/radiometr.files/L10_6.pdf

9) http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/bubble.htm

10) http://44kw.com/blogs/school/1855-kamera-vilsona-i-puzyrkovaya-kamera

11) http://www.vevivi.ru/best/Metody-registratsii-yelementarnykh-chastits-ref131217.html

12) http://900igr.net/fotografii/fizika/Issledovanie-chastits/013-Tolstoslojnye-fotoemulsii.html

13) Перышкин А.В.,  Гутник Е.М. , Физика. 9 класс. Учебник для общеобразовательных школ /  - М.: Дрофа, 2012. – 198 с.

14) Марон А.Е., Марон Е.А. «Физика» 9 класс: учебно-методическое пособие

    / -М.Дрофа, 2010.

 

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал
Скачать тест к материалу

Выбранный для просмотра документ Презентация1.pptx

Скачать материал
Скачать тест к материалу

Описание презентации по отдельным слайдам:

  • Экспериментальные 
методы
 исследования
 частицМКОУ «Саметская ООШ»
Учитель ф...

    1 слайд

    Экспериментальные
    методы
    исследования
    частиц
    МКОУ «Саметская ООШ»
    Учитель физики Карабанова С.В.
    2015 год

  • Фронтальный опрос:1. Что происходит с радием в результате α-распада?
2. Что п...

    2 слайд

    Фронтальный опрос:
    1. Что происходит с радием в результате α-распада?
    2. Что происходит с радиоактивными химическими элементами в результате α- или β-распада?
    3. Какая часть атома – ядро или электронная оболочка – претерпевает изменения при радиоактивном распаде?
    4. Запишите реакцию α-распада радия и объясните, что означает каждый символ в этой записи.
    5. Как называются верхнее и нижнее числа, стоящие перед буквенным обозначением элемента?
    6. Чему равно массовое число? Зарядовое число?
    7.Какой вывод следовал из открытия, сделанного Резерфордом и Содди?
    8. Что такое радиоактивность?

  • Подготовьте таблицу для  изучения нового материала

    3 слайд

    Подготовьте таблицу для изучения нового материала

  • Счетчик Гейгера  1908 г

    4 слайд

    Счетчик Гейгера 1908 г

  • Счетчик Гейгера - при попадании заряженной частицы происходит ионизация молек...

    5 слайд

    Счетчик Гейгера
    - при попадании заряженной частицы происходит ионизация молекул газа
    - в сильном эл. поле образуется электронно-ионная лавина - разряд в газе (эл. ток)
    Регистрируется только факт пролета частицы. Недостаток прибора: мало информации.
    Достоинства прибора: прост в эксплуатации.

  • Проверка!

    6 слайд

    Проверка!

  • Камера Вильсона   1912 г

    7 слайд

    Камера Вильсона 1912 г

  • Камера Вильсона в магнитном полеПо искривлённой магнитным полем траектории за...

    8 слайд

    Камера Вильсона в магнитном поле
    По искривлённой магнитным полем траектории заряженной частицы определяют знак её заряда. Измерив радиус кривизны траектории, можно определить удельный заряд частицы.
    Камера Вильсона работает в циклическом режиме, т.к. необходимо очищать рабочий объём камеры от ионов (с помощью электрического поля). Полное время цикла обычно > 1 мин.

  • 9 слайд

  • Пузырьковая камера Д.Глейзер   1952 г.Глейзер около пузырьковой 
камерыСтарая...

    10 слайд

    Пузырьковая камера Д.Глейзер 1952 г.
    Глейзер около пузырьковой
    камеры
    Старая пузырьковая камера Лаборатории им. Э. Ферми

  • Пузырьковая камера  СКАТИнститут физики высоких энергий Государственного коми...

    11 слайд

    Пузырьковая камера СКАТ
    Институт физики высоких энергий Государственного комитета по использованию атомной энергии СССР (пос. Протвино близ г. Серпухова): общий вид пузырьковой камеры СКАТ на монтажной площадке перед закаткой в магнит. 1976 г.

  • Пузырьковая камера  - Рабочий объем заполнен жидким водородом или пропаном, н...

    12 слайд

    Пузырьковая камера
    - Рабочий объем заполнен жидким водородом или пропаном, находящимся под высоким давлением.
    - В перегретое состояние жидкость переводят резко уменьшая давление.
    - Заряженная частица образует на своем пути цепочку ионов, что приводит к закипанию жидкости.
    - Вдоль траектории частицы появляются пузырьки пара (трек).

  • 13 слайд

  • Метод толстослойных фотоэмульсий
Мысовский Л.В., Жданов А.П ,1928 г

    14 слайд

    Метод толстослойных фотоэмульсий
    Мысовский Л.В., Жданов А.П ,1928 г

  • 15 слайд

  • Для регистрации каких частиц в основном используется счетчик Гейгера?А) Альфа...

    16 слайд

    Для регистрации каких частиц в основном используется счетчик Гейгера?
    А) Альфа-частиц
    Б) Электронов
    В) Протонов

  • В каком приборе для регистрации частиц прохождение быстрой заряженной частицы...

    17 слайд

    В каком приборе для регистрации частиц прохождение быстрой заряженной частицы вызывает появление следа из капелек жидкости?
    1) Счетчик Гейгера
    2) Камера Вильсона
    3) Пузырьковая камера

  • Домашнее задание:


 § 68, ответить на вопросы.

    18 слайд

    Домашнее задание:


    § 68, ответить на вопросы.

  • Источники информации:1) http://dic.academic.ru/pictures/enc_colier/7955_001.j...

    19 слайд

    Источники информации:
    1) http://dic.academic.ru/pictures/enc_colier/7955_001.jpg
    2) http://markx.narod.ru/pic/
    3) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liquid_hydrogen_bubblechamber.jpg?uselang=ru
    4) http://visualrian.ru/ru/site/gallery/#747565/context[flow][category]=labor
    5) http://www.mydozimetr.ru/articles/schetchiki_geygera
    6) http://www.lgroutes.com/femous/Scientific/Geiger.htm
    7) http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/wchamber.htm
    8) http://profbeckman.narod.ru/radiometr.files/L10_6.pdf
    9) http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/detectors/bubble.htm
    10) http://44kw.com/blogs/school/1855-kamera-vilsona-i-puzyrkovaya-kamera
    11) http://www.vevivi.ru/best/Metody-registratsii-yelementarnykh-chastits-ref131217.html
    12) http://900igr.net/fotografii/fizika/Issledovanie-chastits/013-Tolstoslojnye-fotoemulsii.html
    13) Перышкин А.В., Гутник Е.М. , Физика. 9 класс. Учебник для общеобразовательных школ / - М.: Дрофа, 2012. – 198 с.
    14) Марон А.Е., Марон Е.А. «Физика» 9 класс: учебно-методическое пособие
    / -М.Дрофа, 2010.

Скачать материал
Скачать тест к материалу

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 925 181 материал в базе

Материал подходит для УМК

Скачать материал
Скачать тест к материалу

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    Скачать тест к материалу
    • 17.12.2016 39569
    • RAR 1.8 мбайт
    • 2879 скачиваний
    • Рейтинг: 4 из 5
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Карабанова Светлана Витальевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Пожаловаться на материал
  • Автор материала

    • На сайте: 5 лет и 6 месяцев
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 43622
    • Всего материалов: 6

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой