Методы наблюдения и регистрации частиц

1.

© Автор: Хомченко О.В.,
учитель физики
МОУ Ишненской СОШ

2. Вспомним:

• 1. Что такое «атом» ?
• 2. Каковы его размеры?
• 3. Какую модель атома предложил
Томсон ?
• 4. Какую модель атома предложил
Резерфорд?
• 5. Почему модель Резерфорда назвали
«Планетарной моделью строения
атома»?
• 6. Каково строение атомного ядра?

3. Цель

Познакомиться с экспериментальными
методами исследования
элементарных частиц и излучений

4.

Сцинтилляционный
метод
Фотографические
эмульсии
Методы наблюдения и
регистрации частиц
Пузырьковая
камера
Счётчик Гейгера
Камера Вильсона

5. Газоразрядный счётчик Гейгера (1908 г.)

Схема
+
R К регистрирующему
устройству
Схема
Действие прибора основано
на
ударной
ионизации.
Стеклянная трубка
Заряженная
частица,
пролетающая в разреженном
Анод(+)
газе (аргоне), выбивает из атома
электрон и создаёт ионы и
электроны, которые начинают
Катод(-)
двигаться к соответствующим
электродам.
Под
действие
электрического поля электроны
Регистрируется резкий скачок
ускоряются и тоже ионизируют
силы тока и напряжения в цепи.
атомы газа (ударная ионизация).

6. Применение счётчика

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

7.

Ханс Гейгер
(30.09.1882 – 24.09.1945)
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).

8. Камера Вильсона (1912 г.)

Фотоаппарат
Источник
света
Стеклянная крышка
поршень
Увлажнённая ткань
Источник
частиц
Трек
частицы
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.

9. Камера Вильсона

10. Вильсон Чарльз Томсон Рис (14.02.1869-15.11.1959)

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).

11.

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.

12.

Треки частиц в камере Вильсона

13. Пузырьковая камера (1952 г., Глейзер)

Трек частицы
поршень
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.

14.

Пузырьковая камера «Мирабель»

15. Преимущества пузырьковой камеры

1.
2.
Регистрирует частицы с большей энергией, т.к.
большая плотность рабочего вещества.
Обладает
быстродействием
(быстрее
восстанавливается рабочая среда).

16. 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.

17.

Жидкостный
сцинтилляционный счетчик

18.

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.

19.

Метод толстослойных фотоэмульсий
Треки элементарных частиц в
толстослойной фотоэмульсии

20. Домашнее задание: пар. 59. заполнить таблицу