19.3探測射線的方法

會計學(xué)119.3探測射線的方法PPT課件射線種類組成速度貫穿本領(lǐng)電離作用α射線α粒子是氦原子核約1/10C很小一張薄紙就能擋住很強(qiáng)β射線Β粒子是告訴電子流接近C很大，能穿過幾毫米厚的鋁板較弱γ射線波長很短的電磁波等于C最大能穿過幾毫米厚的鋁板很小第1頁/共43頁

放射線是看不見的，我們是如何探知放射線的存在的呢？其實，射線中的粒子與其他物質(zhì)作用是產(chǎn)生現(xiàn)象，會顯示射線的存在。例如，可以通過本節(jié)的學(xué)習(xí)來探知射線，實際上這也是探測各種粒子的方法。第2頁/共43頁第十九章原子核第三節(jié)探測射線的方法第3頁/共43頁教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能

知道放射線的粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的一些現(xiàn)象.

知道用肉眼不能直接看到的放射線可以用適當(dāng)?shù)膬x器探測到．了解云室、氣泡室和計數(shù)器的簡單構(gòu)造和基本原理．第4頁/共43頁2、過程與方法

能分析探測射線過程中的現(xiàn)象.

培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已知結(jié)論正確類比推理的能力第5頁/共43頁3、情感態(tài)度與價值觀

培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)分析問題的品質(zhì).

從知識是相互關(guān)聯(lián)、相互補(bǔ)充的思想中，培養(yǎng)學(xué)生建立事物是相互聯(lián)系的唯物主義觀點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力第6頁/共43頁教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)根據(jù)探測器探測到的現(xiàn)象分析、探知各種運(yùn)動粒子。難點(diǎn)探測器的結(jié)構(gòu)與基本原理。如何觀察實驗現(xiàn)象,并根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析粒子的帶電、動量、能量等特性，從而判斷是何種射線，區(qū)分射線的本質(zhì)是何種粒子。第7頁/共43頁本節(jié)導(dǎo)航一、威爾遜云室三、蓋革—米勒計數(shù)器二、氣泡室第8頁/共43頁一、威爾遜云室第9頁/共43頁

放射線雖然看不見，但我們根據(jù)放射線的粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來探知放射線的存在。例如：

1．使氣體電離，這些離子可使過飽和汽產(chǎn)生云霧或使過熱液體產(chǎn)生氣泡；

2．使照相底片感光；

3．使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。第10頁/共43頁

1、威爾遜云室結(jié)構(gòu)：威爾遜云室主要部分是由一個圓筒狀容器，底部可以上下移動，相當(dāng)于一個活塞，上蓋是透明的可以通過他來觀察粒子的運(yùn)動的徑跡，云室里面有干凈的空氣。云室示意圖第11頁/共43頁2、云室實驗的基本原理：

先往云室里加少量酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸汽，然后迅速向下拉動活塞，室內(nèi)氣體膨脹，溫度降低酒精蒸汽達(dá)到過飽和狀態(tài)，這時如果有例子在室內(nèi)氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和酒精蒸汽就會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，于是，顯示出射線的徑跡。這種云室是英國的物理學(xué)家威爾遜發(fā)明的叫做威爾遜云室。第12頁/共43頁

威爾遜一生的貢獻(xiàn)很多，但是最主要的是發(fā)明了霧室。為人非常和藹可親，平易近人，從不以學(xué)者權(quán)威自居。喜歡接近青年，尤其是那些事業(yè)心不強(qiáng)的學(xué)生。和他們聊天，參加他們的活動，利用一切可以利用的機(jī)會來啟發(fā)他們思考，鼓勵他們上進(jìn)。所以在他那漫長的教書生涯里，一直得到學(xué)生們的衷心愛戴。威爾遜第13頁/共43頁

此外，需要強(qiáng)調(diào)的是：在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射線粒子運(yùn)動的徑跡，而不是射線本身．注意第14頁/共43頁

α粒子的質(zhì)量比較大，在氣體中飛行不易改變方向，并且電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而粗。β粒子的質(zhì)量小，跟氣體碰撞時容易改變方向，并且電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少，所以它在云室中的徑跡比較細(xì)，且常常發(fā)生彎曲。γ粒子的電離本領(lǐng)更小，一般看不到它的徑跡。第15頁/共43頁

α粒子在室內(nèi)散射第16頁/共43頁β粒子在云室中的徑跡

根據(jù)徑跡的長短和粗細(xì)，可以知道粒子的性質(zhì)；把云室放在磁場中，從帶電粒子的運(yùn)動軌跡的彎曲方向就可以知道粒子所帶電荷的正負(fù)。第17頁/共43頁二、氣泡室第18頁/共43頁1、氣泡室的原理

控制氣泡室內(nèi)液體的溫度和壓強(qiáng)，使室內(nèi)溫度略低于液體的沸點(diǎn)。當(dāng)氣泡室內(nèi)壓強(qiáng)降低時，液體的沸點(diǎn)變低，因此液體過熱，在通過室內(nèi)射線粒子周圍就有氣泡形成。氣泡室在觀察比較稀少的碰撞事件時是有很大優(yōu)點(diǎn)的。液體中原子擠得很緊，可以發(fā)生比氣體中多得多的核碰撞，而我們將有比用云室好得多的機(jī)會來攝取所尋找的事件。第19頁/共43頁

2、氣泡室的優(yōu)點(diǎn)氣泡室的優(yōu)點(diǎn)更多，它的空間和時間分辨率高，工作循環(huán)周期短，本底干凈、徑跡清晰，可反復(fù)操作。但也有不足之處，那就是掃描和測量時間還嫌太長，體積有限，而且甚為昂貴，不適應(yīng)現(xiàn)代粒子能量越來越高、作用截面越來越小的要求。第20頁/共43頁3、氣泡室原理和云室原理的區(qū)別氣泡室的原理和膨脹云室有些類似，可以看成是膨脹云室的逆過程，但卻更為簡便快捷。它兼有云室和乳膠的優(yōu)點(diǎn)。它和云室都可以按人們的意志在特定的時間間隔里靠特定的方法，以帶電粒子為核心使氣體凝結(jié)為液體，或者使液體蒸發(fā)形成氣泡，從而留下粒子的徑跡。它和乳膠相同的地方在于工作物質(zhì)本身即可當(dāng)作靶子。第21頁/共43頁現(xiàn)代的氣泡室古老的氣泡室第22頁/共43頁

粒子通過氣泡室時的照片，帶電粒子的徑跡呈曲線是由于磁場中受到了洛倫茲力的作用。第23頁/共43頁三、蓋革—米勒計數(shù)器第24頁/共43頁1、蓋革—米勒計數(shù)器的構(gòu)造管外面是一根玻璃管，里面是一個接在電源負(fù)極的導(dǎo)電圓筒，筒的中間有一條接正極的金屬絲。管中裝有低壓的惰性氣體（如氬、氖等，壓強(qiáng)約為10kPa～20kPa）和少量的酒精蒸氣或溴蒸氣。在金屬絲和圓筒兩極間加上一定的電壓（約1000V），這個電壓稍低于管內(nèi)氣體的電離電壓。第25頁/共43頁

德國物理學(xué)家蓋革在1928年與彌勒合作研制出的計數(shù)器用來檢測放射性是非常方便的，蓋革管的結(jié)構(gòu)如圖所示：蓋革－彌勒計數(shù)器窗口陰極陽極接放大器粒子第26頁/共43頁

蓋革（Geiger,HansWilhelm）德國物理學(xué)家。在盧瑟福門下當(dāng)一名得力的助手，從事α粒子散射的研究。發(fā)明的探測高能亞原子粒子的儀器聯(lián)系在一起，現(xiàn)在簡直是盡人皆知。這就是所謂的“蓋革計數(shù)器”。蓋革第27頁/共43頁最早發(fā)明的蓋革—米勒計數(shù)器的構(gòu)造第28頁/共43頁改進(jìn)后的蓋革米勒計數(shù)器第29頁/共43頁2、蓋革—米勒計數(shù)器的特點(diǎn)（1）蓋革—米勒計數(shù)器放大倍數(shù)很大，非常靈敏，用它來檢測放射性是很方便的。

（2）蓋革—米勒計數(shù)器只能用來計數(shù)，而不能區(qū)分射線的種類。

（3）蓋革—米勒計數(shù)器不適合于極快速的計數(shù)。（4）蓋革—米勒計數(shù)器較適合于對β、γ粒子進(jìn)行計數(shù)。第30頁/共43頁動畫：中子的發(fā)現(xiàn)第31頁/共43頁課堂小結(jié)1、威爾遜云室結(jié)構(gòu)：威爾遜云室主要部分是由一個圓筒狀容器，底部可以上下移動，相當(dāng)于一個活塞，上蓋是透明的可以通過他來觀察粒子的運(yùn)動的徑跡，云室里面有干凈的空氣。第32頁/共43頁2、云室實驗的基本原理：

先往云室里加少量酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸汽，然后迅速向下拉動活塞，室內(nèi)氣體膨脹，溫度降低酒精蒸汽達(dá)到過飽和狀態(tài)，這時如果有例子在室內(nèi)氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和酒精蒸汽就會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，于是，顯示出射線的徑跡。這種云室是英國的物理學(xué)家威爾遜發(fā)明的叫做威爾遜云室。第33頁/共43頁3、氣泡室的基本原理

4、氣泡室的基本結(jié)構(gòu)

5、氣泡室原理與威爾遜云室原理的區(qū)別的

6、氣泡室的優(yōu)點(diǎn)

7、蓋革米勒計數(shù)器的研究及其在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用第34頁/共43頁高考鏈接1、（1994·上海三·5）對放射性的應(yīng)用中，下列說法正確的是()A．放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，對人體的正常細(xì)胞不會有傷害作用B．對放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋人深地層進(jìn)行處理C．γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里，而不能隨意放置D．對可能有放射性污染的場所或物品進(jìn)行檢測是很有必要的BCD第35頁/共43頁

解析：放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，也會對人體的正常細(xì)胞有傷害，A錯．正因為放射線具有傷害作用，選項B、C、D均是正確的。點(diǎn)撥：明確放射線的作用才能作出正確判斷。第36頁/共43頁2、（09年寧夏卷）關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是_______（填入選項前的字母，有填錯的不得分）

A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大

B．只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)

C．從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小

D．入射光的光強(qiáng)一定時，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多A第37頁/共43頁

解析：金屬材料逸出功W0與極限頻率ν0的關(guān)系為W0=hν0，A正確。只有照射光的頻率大于金屬的逸出功，才能產(chǎn)出光電效應(yīng)，與光照射的時間無關(guān)，B錯誤。由光電方程可知光電子的最大初動能mv02/2=hν－W0，由入射光的頻率決定，C錯誤。產(chǎn)生光電效應(yīng)時單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)由入射光的光子數(shù)決定，與入射光的頻率無關(guān)，D錯誤。正確選項：A。第38頁/共43頁課堂練習(xí)

1、下列關(guān)于放射線的說法中不正確的是（）

A.放射線可以用來進(jìn)行工業(yè)探傷

B.放射線可以使細(xì)胞發(fā)生變異

C.放射同位素可以用來做示蹤原子

D.放射線對人體無害D第39頁/共43頁

答：α射線的徑跡直而粗。這是因為α粒子電離本領(lǐng)大，形成的離子多，凝結(jié)的霧滴多，多以徑跡粗；α粒子質(zhì)量大，運(yùn)動方向不容易改變，所以徑跡直。

Β射線的徑跡細(xì)而彎，這是因為β粒子電離本領(lǐng)小，運(yùn)動方向很容易改變，所以徑跡很容易彎曲。

由于γ粒子電離本領(lǐng)很小，幾乎不能使氣體電離，所以γ射線的徑跡一般看不到。2、描述用威爾遜云室觀察射線徑跡時的實驗現(xiàn)象。第40頁/共43頁教材習(xí)題解答1、答：用云室可以清楚的看出α粒子和β粒子的徑跡，α粒子質(zhì)量比較大，在氣體中進(jìn)行時不易改變方向，它的電離本領(lǐng)大，在每厘米的路程中能使氣體分子產(chǎn)生10000對離子，所以它的徑跡直而粗。Β粒子質(zhì)量很小，跟氣體分子的電子碰撞時容易改變方向，而且，電離本領(lǐng)小，在每厘米的路程中只能產(chǎn)生幾百對離子，所以