高中物理 19.3 探测射线的方法课件 新人教版选修35.ppt

3探测射线的方法 1 知道放射线的粒子能使气体或液体电离 使照相底片感光 使荧光物质产生荧光 2 知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到 3 了解云室 气泡室和计数器的简单构造和基本原理 首先 通过预读学习了解新知识 提出教学问题 引导学生探究学习 根据探测器探测到的现象分析 探知各种运动粒子 通过观察实验现象 并根据实验现象 分析粒子的带电 动量 能量等特性 从而判断是何种射线 区分射线的本质是何种粒子 虽然放射线看不见 但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存在 使气体或液体电离 使照相底片感光 使荧光物质产生荧光 一 威尔逊云室 构造 一个圆筒状容器 底部可以上下移动 上盖是透明的 内有干净空气 实验时 加入少量酒精 使酒精蒸汽达到过饱和状态 利用射线的电离本领 观察威尔逊云室的结构 研究在云室中的径迹 射线径迹 射线径迹 观察径迹的长短和粗细 可以知道粒子的性质 从粒子径迹的弯曲方向可以知道粒子带电的正负 原因 粒子质量小 跟气体碰撞易改变方向 电离本领小 沿途产生的离子少 最后观察到的结果 二 气泡室 气泡室是由一密闭容器组成 容器中盛有工作液体 高能物理实验的最风行的探测设备 气泡室利用了射线的电离本领 液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀 由于在一定的时间间隔内 例如50ms 处于过热状态 液体不会马上沸腾 这时如果有高速带电粒子通过液体 在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子 因而形成离子对 这些离子在复合时会引起局部发热 从而以这些离子为核心形成胚胎气泡 经过很短的时间后 胚胎气泡逐渐长大 就沿粒子所经路径留下痕迹 如果这时对其进行拍照 就可以把一连串的气泡拍摄下来 从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片 照相结束后 在液体沸腾之前 立即压缩工作液体 气泡随之消失 整个系统就很快回到初始状态 准备作下一次探测 气泡室中带电粒子的径迹 它的空间和时间分辨率高 工作循环周期短 本底干净 径迹清晰 可反复操作 气泡室的优点 扫描和测量时间太长 体积有限 价格甚为昂贵 不足之处 粒子通过液体时 在它周围就有气泡形成 可分析粒子的动量 能量和带电情况 带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场中受到了洛伦兹力 三 盖革 米勒计数器 德国物理学家盖革在1928年与米勒合作研制出可以非常方便的用来检测放射性的盖革 米勒计数管 原理 当某种射线粒子进入管内时 它使管内的气体电离 产生的电子在电场中被加速 能量越来越大 电子跟管中的气体分子碰撞时 又使气体分子电离 这样 一个粒子进入管中后 可以产生大量电子 这些电子到达阳极 阳离子到达阴极 在电路中就产生一次脉冲放电 利用电子仪器就可以把放电次数记录下来 g m计数器的特点 g m计数器放大倍数很大 非常灵敏 用它来检测放射性是很方便的 g m计数器只能用来计数 而不能区分射线的种类 g m计数器不适合于极快速的计数 此外 还有如闪烁计数器 乳胶照相 火花室和半导体探测器等探测器装置 利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质 感兴趣的同学可以查找这方面的资料阅读 半导体探测器 闪烁计数器 一 射线的几种效