Презентация к уроку физики 9 класса по теме: "Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц".

© Автор: Хомченко О.В.,

учитель физики

МОУ Ишненской СОШ

Цель

Познакомиться с экспериментальными методами исследования элементарных частиц и излучений

Фотографические

эмульсии

Сцинтилляционный

метод

Методы наблюдения и регистрации частиц

Счётчик Гейгера

Пузырьковая

камера

Камера Вильсона

Газоразрядный счётчик Гейгера (1908 г.)

Схема

Схема

R

К регистрирующему устройству

+

Действие прибора основано на ударной ионизации. Заряженная частица, пролетающая в разреженном газе (аргоне), выбивает из атома электрон и создаёт ионы и электроны, которые начинают двигаться к соответствующим электродам. Под действие электрического поля электроны ускоряются и тоже ионизируют атомы газа (ударная ионизация).

-

Стеклянная трубка

Анод(+)

Катод(-)

Регистрируется резкий скачок силы тока и напряжения в цепи.

Применение счётчика

Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации (автоматического подсчёта) электронов и γ - квантов.

Счётчик Гейгера

Немецкий физик-экспериментатор Ганс Вильгельм Гейгер родился в Нейштадте. Окончил Эрлангенский университет; в 1906 г. получил там же степень доктора философии. Важнейшие научные работы Гейгера посвящены атомной и ядерной физике, физике космических лучей. В 1908 г. измерил заряд электрона и вместе с Э. Резерфордом изобрёл прибор для регистрации (счёта) отдельных заряженных частиц, позже (1928 г.) усовершенствованный им совместно с немецким физиком В. Мюллером (счетчик Гейгера-Мюллера).

Ханс Гейгер

(30.09.1882 – 24.09.1945)

Камера Вильсона (1912 г.)

Фотоаппарат

Источник частиц

Источник света

Стеклянная крышка

поршень

Трек частицы

Увлажнённая ткань

Действие основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капель воды и спирта. Трек частицы – в виде узкой полоски тумана (капелек жидкости). Внутри камеры пары воды и спирта становятся перенасыщенными и конденсируются на ионах.

Камера Вильсона

Вильсон – английский физик, член Лондонского королевского общества. Изобрёл в 1912 г прибор для наблюдения и фотографирования следов заряжённых частиц, впоследствии названную камерой Вильсона (Нобелевская премия, 1927).

Вильсон Чарльз Томсон Рис (14.02.1869-15.11.1959)

Если поместить камеру в магнитное поле (П.Л.Капица и Д.В.Скобельцын), то траектории заряженных частиц искривляются.

Необходимо знать

• Чем больше радиус кривизны трека, тем больше масса и скорость частицы, но меньше её заряд.
• Чем длиннее трек, тем больше энергия частицы.
• Чем толще трек, тем больше величина заряда, но меньше её скорость.

Треки частиц в камере Вильсона

Пузырьковая камера (1952 г., Глейзер)

Действие камеры основано на парообразовании перегретой жидкости (жидкого водорода). При понижении давления жидкость в камере переходит в перегретое состояние и закипает. Трек частицы – в виде пузырьков пара.

Трек частицы

поршень

Пузырьковая камера «Мирабель»

Преимущества пузырьковой камеры

• Регистрирует частицы с большей энергией, т.к. большая плотность рабочего вещества.
• Обладает быстродействием (быстрее восстанавливается рабочая среда).

Сцинтилляционный метод (метод вспышек), 1903 г., Крупс

Частицы, попадая на покрытый сернистым цинком экран, вызывают свечение вспышку света (СЦИНТИЛЛЯЦИЮ), которую можно наблюдать и фиксировать.

Схема опыта Резерфорда.

Жидкостный сцинтилляционный счетчик

Метод толстослойных фотоэмульсий (1928 г., Жданов и Мысовский)

Фотографические

эмульсии

Заряженные частицы создают скрытые изображения следа движения(треки).

По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы.

Фотоэмульсия имеет

большую плотность,

поэтому треки

получаются

короткими.

Метод толстослойных фотоэмульсий

Треки элементарных частиц в толстослойной фотоэмульсии

Домашнее задание

§ 68; вопросы;

Л-№ 1683, 1684, 1687 (письменно).