3　探測(cè)射線的方法

探測(cè)射線的方法 復(fù)習(xí)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(guān) 若突然降低溫度 會(huì)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(dāng)溫度突然降低 飽和汽變?yōu)檫^(guò)飽和汽 3 動(dòng)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(jié)核凝結(jié)形成小水滴 小水滴模型 飛機(jī)留下的白色拖影 拖影由很小 細(xì)分的水滴組成 水滴凝聚成飛機(jī)后面的云跡 根據(jù)云跡可以追蹤飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀況 4 一 威爾遜云室 閱讀教材 回答下列問(wèn)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(diǎn) 5 威爾遜云室的構(gòu)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(dòng) 將容器底部迅速向下移動(dòng) 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(guò)飽和氣 射線飛經(jīng)處 使氣體電離 形成大量離子 以離子作為凝結(jié)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(chǎn)生所需要的過(guò)飽和狀態(tài) 使射線穿過(guò)過(guò)飽和的氣體用光源照亮凝聚在徑跡中的以離子作為凝結(jié)核形成的云 進(jìn)行拍照 7 射線的徑跡 8 威爾遜拍攝的 射線徑跡圖 特點(diǎn) 筆直 清晰 原因 射線電離能力強(qiáng) 產(chǎn)生的離子數(shù)目多 射線的徑跡特點(diǎn) 1 高速 粒子 細(xì) 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(huì)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(diǎn)判斷射線的種類(lèi) 若在云室空間增加一個(gè)垂直方向的磁場(chǎng) 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(chǎng)方向 判斷粒子的帶電種類(lèi) 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(ài)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(xué)學(xué)業(yè) 1888年獲得劍橋大學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金成為J J 湯姆遜的研究生 1894年 威爾遜在英國(guó)第一高峰本內(nèi)維斯峰的天文臺(tái)里度過(guò)幾個(gè)星期 陽(yáng)光照射在云彩上的神奇光學(xué)現(xiàn)象大大激起了我的興趣 使我想著要在實(shí)驗(yàn)室中再現(xiàn)它們 13 CharlesThomsonReesWilson1869 1959英國(guó)物理學(xué)家 1895年 威爾遜設(shè)計(jì)成一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備 使潮濕空氣膨脹引起溫度降低 過(guò)飽和水蒸氣以某些微粒為核凝結(jié)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(jīng)過(guò)多年的研究和改進(jìn) 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(shè)備 云室成為現(xiàn)代物理學(xué)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(xué)獎(jiǎng) 14 J J 湯姆孫對(duì)威爾遜的成就評(píng)價(jià)道 威爾遜自1895年以來(lái)所做的研究在構(gòu)思巧妙 洞察入微 技術(shù)高超 決心頑強(qiáng)和不可挫傷的耐心上來(lái)說(shuō)都是無(wú)可比擬的 對(duì)于我來(lái)說(shuō) 我們應(yīng)該歸功于他創(chuàng)造了一種方法 這種方法對(duì)于科學(xué)的進(jìn)展的價(jià)值是無(wú)法估量的 布萊克特評(píng)價(jià)威爾遜 作為當(dāng)代偉大科學(xué)家之一 他或許是最為文雅安詳 對(duì)聲望榮譽(yù)最為淡漠的人 他對(duì)工作的專(zhuān)注是來(lái)自他對(duì)自然世界的熱愛(ài) 來(lái)自他對(duì)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(lái)越高 在有限的云室中記錄下的運(yùn)動(dòng)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(duì)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(dǎo)致的發(fā)現(xiàn) 17 據(jù)說(shuō)格拉澤在美國(guó)密歇根大學(xué)任職時(shí) 與同事們暢飲冷啤酒 觀察玻璃杯中的氣泡流動(dòng) 聯(lián)想到帶電粒子在液體中產(chǎn)生氣泡 給了他建造氣泡室的靈感 格拉澤1926年出生于美國(guó)俄亥俄州的克利夫蘭 父親是個(gè)商人 1949年畢業(yè)于加利福尼亞理工學(xué)院 獲得博士學(xué)位 論文內(nèi)容是關(guān)于高能宇宙射線的動(dòng)量譜的實(shí)驗(yàn)研究 1952年發(fā)明第一臺(tái)氣泡室 因發(fā)明氣泡室榮獲1960年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 1962年之后 轉(zhuǎn)向生物物理學(xué) 后從事分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究 18 唐納德 阿瑟 格拉澤 1926 2013 DonaldArthurGlaser美國(guó)物理學(xué)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(diǎn) 使液體上部壓強(qiáng)迅速減小 液體將有沸騰趨勢(shì) 將液體保持在這種過(guò)熱的 沒(méi)有沸騰的不穩(wěn)定狀態(tài) 高能粒子通過(guò)液體 在路徑上產(chǎn)生一些離子 以離子為核心產(chǎn)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(lèi)似 云室使用飽和氣體 氣泡室使用液體 氣泡室相對(duì)于云室有何優(yōu)點(diǎn) 液體密度遠(yuǎn)大于氣體密度 約1000倍 高能粒子在液體中的行程遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在氣體之中 1 觀察高能粒子的全過(guò)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(guò)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(shí)驗(yàn)中 氣泡室基本取代云室 20 三 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器 閱讀教材74 75頁(yè) 回答下列問(wèn)題 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器的原理是什么 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器有何作用 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器有何缺點(diǎn) 21 構(gòu)造 原理 帶電粒子使得管中氣體電離 產(chǎn)生電子 電子與管中氣體分子碰撞 使氣體分子電離 產(chǎn)生電子雪崩效應(yīng) 電子到達(dá)陽(yáng)極 正離子到達(dá)陰極 在電路中產(chǎn)生脈沖放電 記錄下放電次數(shù) 表征粒子數(shù)目 22 作用 對(duì)粒子計(jì)數(shù)缺點(diǎn)無(wú)法區(qū)分射線種類(lèi)不能區(qū)分大量粒子同時(shí)進(jìn)入管中 若兩個(gè)粒子時(shí)間間隔小于200 s 也不能區(qū)分 23 小結(jié) 云室原理氣泡室原理蓋革 米勒計(jì)數(shù)器 24 思考與