探测射线的方法ppt课件.ppt

1 粒子使气体或液体电离 以这些离子为核心 过饱和蒸汽会产生云雾滴 过热液体会产生气泡 2 使照相底片感光 3 使荧光物质产生荧光 射线中的粒子肉眼看不见 但与其它物质作用会产生的现象 19 3探测射线的方法 饱和蒸汽 当液体在有限的密闭空间中蒸发时 液体分子通过液面进入上面空间 成为蒸汽分子 由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中 它们相互碰撞 并和容器壁以及液面发生碰撞 在和液面碰撞时 有的分子则被液体分子所吸引 而重新返回液体中成为液体分子 开始蒸发时 进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目 随着蒸发的继续进行 空间蒸汽分子的密度不断增大 因而返回液体中的分子数目也增多 当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时 则蒸发与凝结处于动平衡状态 这时虽然蒸发和凝结仍在进行 但空间中蒸汽分子的密度不再增大 此时的状态称为饱和状态 在饱和状态下的液体称为饱和液体 其对应的蒸汽是饱和蒸汽 过饱和蒸汽 超过饱和蒸汽应有的密度而仍不液化或凝华的蒸汽 处于过饱和状态的气体并不稳定 极易液化或凝华 如果受到扰动或出现水汽凝结时的吸附物 如尘埃等 就会部分液化或凝华而回到饱和状态 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 原理 实验时 先往云室里加入少量酒精 使室内充满酒精的饱和蒸汽 然后迅速向下拉动活塞 室内气体膨胀 温度降低 酒精蒸汽达到过饱和状态 这时如果有射线粒子在云室气体中飞过 使沿途的气体分子电离 过饱和酒精蒸汽就会以这些粒子为核心凝结成雾滴 于是显示出射线的径迹 威尔逊云室利用了射线的电离本领 威而逊云室 射线在云室中的径迹 直而粗 原因 粒子质量大 不易改变方向 电离本领大 沿途产生的离子多 射线在云室中的径迹 比较细 而且常常弯曲 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 云室中看到的只是成串的小液滴 它描述的是射线粒子运动的轨迹 而不是射线本身 射线肉眼看不见 射线一般看不到轨迹 电离本领非常小 气泡室的原理同云室的原理类似 所不同的是气泡室里装的是液体 如液态氢 控制气泡室内液体的温度和压强 使温度略低于液体的沸点 当气泡室内压强突然降低时 液体的沸点就变低 在一定的时间间隔内液体处于过热状态 但不会马上沸腾 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 即使液体原子电离 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照片 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 物理实验气泡室 小视频 二 气泡室 带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场中受到了洛伦兹力 粒子通过气泡室时的照片 气泡室利用了射线的电离本领 窗口 阴极 阳极 接放大器 粒子 三 盖革 米勒计数器 外面是玻璃管 里面导电圆筒接电源负极 筒中央的金属丝接正极 玻璃管中装低压惰性气体及少量酒精蒸汽或溴蒸汽 在金属丝和圆筒间加适当大小的电压 电路中接放大器 当射线粒子进入管内时 它使管内的低压惰性气体电离 产生的电子在金属丝和导电圆筒形成的电场中加速 电子跟管中的气体分子碰撞时 又使气体分子电离 产生电子 这样 一个粒子进入管中可以产生大量电子 这些电子到达阳极 正离子到达阴极 在电路中就产生一次脉冲放电 利用电子仪器可以把放电次数记录下来 演示盖革计数器1 演示盖革计数器2 盖革 米勒计数器利用了射线的电离本领 优点 灵敏度高 检测方便 缺点 不能区分射线的种类 如果同时有大量粒子 或两个粒子射来的时间间隔小于200 s 计数器不能区分 德国物理学家盖革在1928年与弥勒合作研制出的计数 又叫G M计数器 总结