探測射線的方法課件-高二下學期物理人教版選修3-5

第十九章原子核19.3探測射線的方法學習目標：1、知道放射線的粒子與其他物質作用時產(chǎn)生的一些現(xiàn)象；2、知道用肉眼不能直接看到的放射線可以用適當?shù)膬x器探測到；3、了解云室、氣泡室和計數(shù)器的簡單構造和基本原理。重點難點：1、探測器的結構與基本原理。2、如何觀察實驗現(xiàn)象,并根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析粒子的帶電、動量、能量等特性，從而判斷是何種射線，區(qū)分射線的本質是何種粒子。γ射線β射線ɑ射線電離能力貫穿能力速度成分氦原子核高速電子流高能量電磁波1/10光速接近光速光速弱較強很強很容易較弱更小復習回顧:

放射線是看不見的，我們是如何探知放射線的存在的呢？一、方法射線中的粒子與其他物質作用時產(chǎn)生的現(xiàn)象，顯示射線的存在。使氣體或液體電離使照相底片感光使熒光物質生熒光1、原理：2、現(xiàn)象舉例：粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和的蒸汽會產(chǎn)生霧滴，過熱液體會產(chǎn)生氣泡；使照相乳膠感光；使熒光物質產(chǎn)生熒光。二、探測射線的儀器2、構造：3、操作：——威耳遜云室一個圓筒狀容器，底部可以上下移動，上蓋是透明的，可以通過它來觀察和拍攝粒子運動的徑跡，內有干凈空氣。先往云室里加入少量酒精，使室內充滿酒精的飽和蒸汽；然后迅速的下拉活塞，室內氣體膨脹，對外做功，內能減小，溫度降低，酒精蒸汽達到過飽和狀態(tài)。

在一定溫度下，超過該溫度飽和汽所應有的密度而仍不液化的蒸氣。由于它的密度對應于較高溫度時飽和汽的密度，所以過飽和汽又稱“過冷蒸氣”。

在通常情況下，當溫度降低到使未飽和汽成為飽和汽后，如果繼續(xù)降低環(huán)境溫度，蒸氣就凝結為液體。

過飽和汽是不穩(wěn)定的，如果其中有凝結核出現(xiàn)，就會馬上發(fā)生凝結，使蒸氣回到飽和狀態(tài)。4、工作原理：射線使氣體分子電離，過飽和蒸汽以離子為中心凝結成霧滴，顯示運動軌跡。1、發(fā)明者：英國物理學家威耳遜1912年發(fā)明。5、三種射線徑跡的特點

射線：特點：直而粗。原因：①

粒子質量大，不易改變方向②電離本領大，沿途產(chǎn)生的離子多

射線：特點：比較細，而且常常彎曲。原因：①

粒子質量小，跟氣體碰撞易改變方向。②電離本領小，沿途產(chǎn)生的離子少。

γ粒子的電離本領很小，一般看不到它的徑跡

射線

射線注意：在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射線粒子運動的徑跡，而不是射線本身。

我們根據(jù)徑跡的長短和粗細，可以知道粒子的性質。

把云室放在磁場中，從帶電粒子運動軌跡的彎曲方向，可以知道粒子所帶電荷的正負。

根據(jù)徑跡的曲率半徑的大小，還可以知道粒子的動量的大小。二、探測射線的儀器——氣泡室1、工作原理：液體在特定的溫度和壓力下進行絕熱膨脹，由于在一定的時間間隔內（例如50ms）處于過熱狀態(tài)，液體不會馬上沸騰，這時如果有高速帶電粒子通過液體，在帶電粒子所經(jīng)軌跡上不斷與液體原子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生低能電子，因而形成離子對，這些離子在復合時會引起局部發(fā)熱，從而以這些離子為核心形成胚胎氣泡，經(jīng)過很短的時間后，胚胎氣泡逐漸長大，就沿粒子所經(jīng)路徑留下痕跡。如果這時對其進行拍照，就可以把一連串的氣泡拍攝下來，從而得到記錄有高能帶電粒子軌跡的底片。

照相結束后，在液體沸騰之前，立即壓縮工作液體，氣泡隨之消失，整個系統(tǒng)就很快回到初始狀態(tài)，準備作下一次探測。

空間和時間分辨率高；工作循環(huán)周期短，本底干凈、徑跡清晰，可反復操作。2、氣泡室的優(yōu)缺點掃描和測量時間還嫌太長；體積有限，而且甚為昂貴.

二、探測射線的儀器——蓋革-米勒計數(shù)器窗口陰極：導電圓筒陽極：金屬絲接放大器粒子2、結構:3、常見類型:3、工作原理:射線使氣體分子電離，產(chǎn)生脈沖放電，放電次數(shù)就是進入計數(shù)管內粒子的個數(shù)。①放大倍數(shù)大,極靈敏；②只能用于計數(shù)，不能區(qū)分射線的種類；③不適合于極快速的粒子計數(shù)；④對于兩個粒子射來的時間間隔小于200μs時，計數(shù)器不能將其區(qū)分開來。1、發(fā)明者：德國物理學家蓋革與米勒在1928年研制成的，又稱G-M計數(shù)器。4、優(yōu)缺點優(yōu)點:放大倍數(shù)很大，非常靈敏，檢測方便。缺點:①只能用來計數(shù)，不能區(qū)分射線的種類；②不適合于極快速的計數(shù)；

對于兩個粒子射來的時間間隔小于200μs時，計數(shù)器不能將其區(qū)分開來。另外，還有如閃爍計數(shù)器、乳膠照相、火花室和半導體探測器等探測器裝置，利用這些裝置能更精確地測定粒子的各種性質，感興趣的同學可以查找這方面的資料閱讀．

隨著科學技術的發(fā)展，探測射線的手段不斷改進，近年來，由于探測儀器大都