3　探測射線的方法

探測射線的方法 復習鞏固 飽和汽是什么 飽和汽壓是什么 飽和汽壓與什么因素有關 若突然降低溫度 會發(fā)生什么現(xiàn)象 2 大氣中包含各種懸浮粒子 氣溶膠粒子 當溫度突然降低 飽和汽變?yōu)檫^飽和汽 3 動態(tài)平衡被打破 水汽以懸浮粒子 包括各種帶電離子 作為凝結核凝結形成小水滴 小水滴模型 飛機留下的白色拖影 拖影由很小 細分的水滴組成 水滴凝聚成飛機后面的云跡 根據(jù)云跡可以追蹤飛機的運動狀況 4 一 威爾遜云室 閱讀教材 回答下列問題威爾遜云室的原理是什么 威爾遜云室如何使用 射線和 射線的徑跡各有什么特點 5 威爾遜云室的構造和原理圓筒狀容器中充滿酒精飽和蒸氣 容器底部可以上下移動 將容器底部迅速向下移動 氣體發(fā)生 6 絕熱膨脹 溫度降低 酒精的飽和汽壓降低 變成過飽和氣 射線飛經處 使氣體電離 形成大量離子 以離子作為凝結核形成霧滴 顯示出射線的徑跡 使用云室拍攝徑跡照片方法由氣體突然膨脹產生所需要的過飽和狀態(tài) 使射線穿過過飽和的氣體用光源照亮凝聚在徑跡中的以離子作為凝結核形成的云 進行拍照 7 射線的徑跡 8 威爾遜拍攝的 射線徑跡圖 特點 筆直 清晰 原因 射線電離能力強 產生的離子數(shù)目多 射線的徑跡特點 1 高速 粒子 細 直 2 低速 粒子 短 粗 彎曲 9 威爾遜拍攝的低速 射線徑跡圖 思考與討論 為什么低速 粒子的徑跡是彎曲的 在一些位置 紅色虛線處 徑跡為什么會有大角度的偏斜 10 不同射線在云室中形成的徑跡形狀不同 根據(jù)徑跡特點判斷射線的種類 若在云室空間增加一個垂直方向的磁場 帶電粒子受洛倫茲力 軌跡發(fā)生彎曲 根據(jù)軌跡彎曲方向和磁場方向 判斷粒子的帶電種類 11 1932年安德森發(fā)現(xiàn)正電子 12 查爾斯 湯姆遜 里斯 威爾遜 威爾遜出生于蘇格蘭愛丁堡附近的格倫科西 四歲喪父 后移居到曼徹斯特 在同父異母的哥哥威廉的支持下順利完成大學學業(yè) 1888年獲得劍橋大學獎學金成為J J 湯姆遜的研究生 1894年 威爾遜在英國第一高峰本內維斯峰的天文臺里度過幾個星期 陽光照射在云彩上的神奇光學現(xiàn)象大大激起了我的興趣 使我想著要在實驗室中再現(xiàn)它們 13 CharlesThomsonReesWilson1869 1959英國物理學家 1895年 威爾遜設計成一套實驗設備 使潮濕空氣膨脹引起溫度降低 過飽和水蒸氣以某些微粒為核凝結成霧珠 威爾遜將儀器中的塵埃除去 用X射線照射云室 云霧立即出現(xiàn) 證明凝聚現(xiàn)象以離子為中心出現(xiàn) 經過多年的研究和改進 威爾遜成功研制出云室 1912年增添了拍攝帶電粒子徑跡的照相設備 云室成為現(xiàn)代物理學研究中一種必不可少的工具 威爾遜因發(fā)明云室和康普頓共享1927年諾貝爾物理學獎 14 J J 湯姆孫對威爾遜的成就評價道 威爾遜自1895年以來所做的研究在構思巧妙 洞察入微 技術高超 決心頑強和不可挫傷的耐心上來說都是無可比擬的 對于我來說 我們應該歸功于他創(chuàng)造了一種方法 這種方法對于科學的進展的價值是無法估量的 布萊克特評價威爾遜 作為當代偉大科學家之一 他或許是最為文雅安詳 對聲望榮譽最為淡漠的人 他對工作的專注是來自他對自然世界的熱愛 來自他對自然世界的瑰麗壯美的喜悅 15 威爾遜云室雖然能夠顯現(xiàn)帶電粒子徑跡 但有一定的適用范圍 隨著高能和超高能粒子加速器的建成和發(fā)展 粒子具有的能量越來越高 在有限的云室中記錄下的運動軌跡只是粒子全部軌跡的很小一部分 記錄的現(xiàn)象比較片面 對于高能粒子 需要發(fā)展新的記錄工具 16 二 氣泡室 生活啟示導致的發(fā)現(xiàn) 17 據(jù)說格拉澤在美國密歇根大學任職時 與同事們暢飲冷啤酒 觀察玻璃杯中的氣泡流動 聯(lián)想到帶電粒子在液體中產生氣泡 給了他建造氣泡室的靈感 格拉澤1926年出生于美國俄亥俄州的克利夫蘭 父親是個商人 1949年畢業(yè)于加利福尼亞理工學院 獲得博士學位 論文內容是關于高能宇宙射線的動量譜的實驗研究 1952年發(fā)明第一臺氣泡室 因發(fā)明氣泡室榮獲1960年諾貝爾物理學獎 1962年之后 轉向生物物理學 后從事分子生物學和細胞生物學研究 18 唐納德 阿瑟 格拉澤 1926 2013 DonaldArthurGlaser美國物理學家 19 氣泡室原理氣泡室中的容器盛有液氫 溫度略低于液氫的沸點 使液體上部壓強迅速減小 液體將有沸騰趨勢 將液體保持在這種過熱的 沒有沸騰的不穩(wěn)定狀態(tài) 高能粒子通過液體 在路徑上產生一些離子 以離子為核心產生氣泡 立即拍下氣泡照片 記錄下粒子徑跡 思考與討論 云室和氣泡室原理類似 云室使用飽和氣體 氣泡室使用液體 氣泡室相對于云室有何優(yōu)點 液體密度遠大于氣體密度 約1000倍 高能粒子在液體中的行程遠遠小于在氣體之中 1 觀察高能粒子的全過程 氣泡室尺寸可以變得很小 氣泡室使觀察高能粒子的全過程成為可能 所搜集的各種信息量是云室的1000倍左右 在高能粒子實驗中 氣泡室基本取代云室 20 三 蓋革 米勒計數(shù)器 閱讀教材74 75頁 回答下列問題 蓋革 米勒計數(shù)器的原理是什么 蓋革 米勒計數(shù)器有何作用 蓋革 米勒計數(shù)器有何缺點 21 構造 原理 帶電粒子使得管中氣體電離 產生電子 電子與管中氣體分子碰撞 使氣體分子電離 產生電子雪崩效應 電子到達陽極 正離子到達陰極 在電路中產生脈沖放電 記錄下放電次數(shù) 表征粒子數(shù)目 22 作用 對粒子計數(shù)缺點無法區(qū)分射線種類不能區(qū)分大量粒子同時進入管中 若兩個粒子時間間隔小于200 s 也不能區(qū)分 23 小結 云室原理氣泡室原理蓋革 米勒計數(shù)器 24 思考與