《威尔逊云室结构》PPT课件.ppt

探测射线的方法 通过对天然放射现象的学习 已经了解了三种射线的本质如下图所示 放射线是看不见的 我们是如何探知放射线的存在的呢 其实 射线中的粒子与其他物质作用是产生现象 会显示射线的存在 例如 可以通过本节的学习来探知射线 实际上这也是探测各种粒子的方法 1 知识与技能 知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象 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 了解云室 气泡室和计数器的简单构造和基本原理 2 过程与方法 能分析探测射线过程中的现象 培养学生运用已知结论正确类比推理的能力 3 情感态度与价值观 培养学生认真严谨的科学分析问题的品质 从知识是相互关联 相互补充的思想中 培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点培养学生应用物理知识解决实际问题的能力 重点根据探测器探测到的现象分析 探知各种运动粒子 难点探测器的结构与基本原理 如何观察实验现象 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 一 威尔逊云室 三 盖革 米勒计数器 二 气泡室 一 威尔逊云室 放射线虽然看不见 但我们根据放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在 例如 1 使气体电离 这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡 2 使照相底片感光 3 使荧光物质产生荧光 1 威尔逊云室结构 威尔逊云室主要部分是由一个圆筒状容器 底部可以上下移动 相当于一个活塞 上盖是透明的可以通过他来观察粒子的运动的径迹 云室里面有干净的空气 云室示意图 2 云室实验的基本原理 先往云室里加少量酒精 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 这时如果有例子在室内气体中飞过 使沿途的气体分子电离 过饱和酒精蒸汽就会以这些离子为核心凝结成雾滴 于是 显示出射线的径迹 这种云室是英国的物理学家威尔逊发明的叫做威尔逊云室 威尔逊一生的贡献很多 但是最主要的是发明了雾室 为人非常和蔼可亲 平易近人 从不以学者权威自居 喜欢接近青年 尤其是那些事业心不强的学生 和他们聊天 参加他们的活动 利用一切可以利用的机会来启发他们思考 鼓励他们上进 所以在他那漫长的教书生涯里 一直得到学生们的衷心爱戴 威尔逊 此外 需要强调的是 在云室看到的只是成串的小液滴 它描述的是射线粒子运动的径迹 而不是射线本身 注意 粒子的质量比较大 在气体中飞行不易改变方向 并且电离本领大 沿途产生的离子多 所以它在云室中的径迹直而粗 粒子的质量小 跟气体碰撞时容易改变方向 并且电离本领小 沿途产生的离子少 所以它在云室中的径迹比较细 且常常发生弯曲 粒子的电离本领更小 一般看不到它的径迹 粒子在室内散射 粒子在云室中的径迹 根据径迹的长短和粗细 可以知道粒子的性质 把云室放在磁场中 从带电粒子的运动轨迹的弯曲方向就可以知道粒子所带电荷的正负 二 气泡室 1 气泡室的原理控制气泡室内液体的温度和压强 使室内温度略低于液体的沸点 当气泡室内压强降低时 液体的沸点变低 因此液体过热 在通过室内射线粒子周围就有气泡形成 气泡室在观察比较稀少的碰撞事件时是有很大优点的 液体中原子挤得很紧 可以发生比气体中多得多的核碰撞 而我们将有比用云室好得多的机会来摄取所寻找的事件 2 气泡室的优点气泡室的优点更多 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 但也有不足之处 那就是扫描和测量时间还嫌太长 体积有限 而且甚为昂贵 不适应现代粒子能量越来越高 作用截面越来越小的要求 3 气泡室原理和云室原理的区别气泡室的原理和膨胀云室有些类似 可以看成是膨胀云室的逆过程 但却更为简便快捷 它兼有云室和乳胶的优点 它和云室都可以按人们的意志在特定的时间间隔里靠特定的方法 以带电粒子为核心使气体凝结为液体 或者使液体蒸发形成气泡 从而留下粒子的径迹 它和乳胶相同的地方在于工作物质本身即可当作靶子 现代的气泡室 古老的气泡室 粒子通过气泡室时的照片 带电粒子的径迹呈曲线是由于磁场中受到了洛伦兹力的作用 三 盖革 米勒计数器 1 盖革 米勒计数器的构造管外面是一根玻璃管 里面是一个接在电源负极的导电圆筒 筒的中间有一条接正极的金属丝 管中装有低压的惰性气体 如氩 氖等 压强约为10kPa 20kPa 和少量的酒精蒸气或溴蒸气 在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压 约1000V 这个电压稍低于管内气体的电离电压 德国物理学家盖革在1928年与弥勒合作研制出的计数器用来检测放射性是非常方便的 盖革管的结构如图所示 盖革 弥勒计数器 窗口 阴极 阳极 接放大器 粒子 盖革 Geiger HansWilhelm 德国物理学家 在卢瑟福门下当一名得力的助手 从事 粒子散射的研究 发明的探测高能亚原子粒子的仪器联系在一起 现在简直是尽人皆知 这就是所谓的 盖革计数器 盖革 最早发明的盖革 米勒计数器的构造 改进后的盖革米勒计数器 2 盖革 米勒计数器的特点 1 盖革 米勒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 2 盖革 米勒计数器只能用来计数 而不能区分射线的种类 3 盖革 米勒计数器不适合于极快速的计数 4 盖革 米勒计数器较适合于对 粒子进行计数 动画 中子的发现 1 威尔逊云室结构 威尔逊云室主要部分是由一个圆筒状容器 底部可以上下移动 相当于一个活塞 上盖是透明的可以通过他来观察粒子的运动的径迹 云室里面有干净的空气 2 云室实验的基本原理 先往云室里加少量酒精 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 这时如果有例子在室内气体中飞过 使沿途的气体分子电离 过饱和酒精蒸汽就会以这些离子为核心凝结成雾滴 于是 显示出射线的径迹 这种云室是英国的物理学家威尔逊发明的叫做威尔逊云室 3 气泡室的基本原理4 气泡室的基本结构5 气泡室原理与威尔逊云室原理的区别的6 气泡室的优点7 盖革米勒计数器的研究及其在现代社会中的应用 1 1994 上海三 5 对放射性的应用中 下列说法正确的是 A 放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂 对人体的正常细胞不会有伤害作用B 对放射性的废料 要装入特制的容器并埋人深地层进行处理C 射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里 而不能随意放置D 对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的 BCD 解析 放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂 也会对人体的正常细胞有伤害 A错 正因为放射线具有伤害作用 选项B C D均是正确的 点拨 明确放射线的作用才能作出正确判断 2 09年宁夏卷 关于光电效应 下列说法正确的是 填入选项前的字母 有填错的不得分 A 极限频率越大的金属材料逸出功越大B 只要光照射的时间足够长 任何金属都能产生光电效应C 从金属表面出来的光电子的最大初动能越大 这种金属的逸出功越小D 入射光的光强一定时 频率越高 单位时间内逸出的光电子数就越多 A 解析 金属材料逸出功W0与极限频率 0的关系为W0 h 0 A正确 只有照射光的频率大于金属的逸出功 才能产出光电效应 与光照射的时间无关 B错误 由光电方程可知光电子的最大初动能mv02 2 h W0 由入射光的频率决定 C错误 产生光电效应时单位时间内逸出的光电子数由入射光的光子数决定 与入射光的频率无关 D错误 正确选项 A 1 下列关于放射线的说法中不正确的是 A 放射线可以用来进行工业探伤B 放射线可以使细胞发生变异C 放射同位素可以用来做示踪原子D 放射线对人体无害 D 答 射线的径迹直而粗 这是因为 粒子电离本领大 形成的离子多 凝结的雾滴多 多以径迹粗 粒子质量大 运动方向不容易改变 所以径迹直 射线的径迹细而弯 这是因为 粒子电离本领小 运动方向很容易改变 所以径迹很容易弯曲 由于 粒子电离本领很小 几乎不能使气体电离 所以 射线的径迹一般看不到 2 描述用威尔逊云室观察射线径迹时的实验现象