ELEMENTINIŲ DALELĖS STEBĖJIMO IR REGISTRAVIMO METODAI

Geigerio skaitiklis

Naudojamas radioaktyviųjų dalelių skaičiui skaičiuoti ( daugiausia elektronų).

Tai stiklinis vamzdis, užpildytas dujomis (argonu), kurio viduje yra du elektrodai (katodas ir anodas).
Kai dalelė praeina, ji atsiranda smūginė dujų jonizacija ir atsiranda elektros srovės impulsas.

Privalumai:
- kompaktiškumas
- efektyvumas
- spektaklis
- didelis tikslumas (10OO dalelių/s).

Kur naudojamas:
- radioaktyviosios taršos žemėje, patalpose, drabužiuose, gaminiuose ir kt.
- radioaktyviųjų medžiagų saugyklose arba veikiančiuose branduoliniuose reaktoriuose
- ieškant radioaktyviosios rūdos telkinių (U, Th)

Vilsono kamera

Aptarnauja stebėjimui ir fotografavimui pėdsakai iš dalelių praėjimo (takų).

Vidinis kameros tūris užpildytas alkoholiu arba vandens garais persotintame būsenoje:
Kai stūmoklis nuleidžiamas, slėgis kameros viduje mažėja ir temperatūra sumažėja; dėl adiabatinio proceso persotinti garai.
Dalelei praeinant, kondensuojasi drėgmės lašeliai ir susidaro takelis – matomas pėdsakas.
Kai fotoaparatas yra magnetiniame lauke, galima nustatyti takelį dalelės energija, greitis, masė ir krūvis.

Tako ilgis ir storis bei jo kreivumas magnetiniame lauke lemia pravažiuojančios radioaktyviosios dalelės charakteristikas.
Pavyzdžiui, alfa dalelė sukuria ištisinį storą takelį,
protonas - plonas takelis,
elektronas – punktyrinis takelis.

Burbulų kamera

Vilsono kameros variantas

Staigiai nuleidus stūmoklį aukšto slėgio skystis praeina į perkaitusią būseną. Kai dalelė greitai juda taku, susidaro garų burbuliukai, t.y. skystis užverda, matosi takelis.

Privalumai prieš debesų kamerą:
- didelis vidutinio tankumo, todėl trumpi takeliai
- dalelės įstringa kameroje ir galima toliau stebėti daleles
- didesnis greitis.

Storosios plėvelės emulsijos metodas

Naudojamas dalelėms registruoti
- leidžia registruoti retus reiškinius dėl ilgo ekspozicijos laiko.

Fotoemulsijoje yra daug mikrokristalų sidabro bromidas.
Įeinančios dalelės jonizuoja fotoemulsijų paviršių. AgBr kristalai suyra veikiami įkrautų dalelių ir, kai jie išsivysto, atsiranda pėdsakas iš dalelės praėjimo – pėdsakas.
Pagal trasos ilgį ir storį galima nustatyti dalelių energiją ir masę.

Prisiminkite temą „Atominė fizika“ 9 klasei:

Radioaktyvumas.
Radioaktyviosios transformacijos.
Atomo branduolio sudėtis. Branduolinės pajėgos.
Bendravimo energija. Masinis defektas
Urano branduolių dalijimasis.
Branduolinė grandininė reakcija.
Branduolinis reaktorius.
Termobranduolinė reakcija.

Kiti puslapiai tema "Atominė fizika" 10-11 kl.:

KĄ ŽINOME APIE FIZIKUS?

Nielsas Bohras 1961 metais pasakė: „Kiekviename etape A. Einšteinas metė iššūkį mokslui, o be šių iššūkių kvantinės fizikos vystymas būtų atidėtas ilgam“.
___

1943 metais Nielsas Bohras, bėgdamas nuo įsibrovėlių, buvo priverstas palikti Kopenhagą. Nerizikuodamas pasiimti su savimi vieno daikto, kuris jam buvo labai vertingas, ištirpdė jį „aqua regia“ ir paliko kolbą laboratorijoje. Po Danijos išvadavimo, grįžęs, jis išskyrė nuo sprendimo tai, ką ištirpdė, ir jo nurodymu buvo sukurta nauja. Nobelio medalis.
__

1933 m. laboratorijoje vyr Ernestas Rutherfordas, buvo pastatytas galingas tiems laikams skirtas greitintuvas. Mokslininkas labai didžiavosi šia instaliacija ir kartą, rodydamas ją vienam lankytojui, pastebėjo: „Mums šitas daiktas kainavo labai daug. Už šiuos pinigus galite išlaikyti vieną abiturientą ištisus metus! Bet ar bet kuris absolventas gali tai padaryti per metus? tiek daug atradimų!»

• 12 klasė.

Pamokos tikslas:

• Paaiškinti mokiniams elementariųjų dalelių registravimo ir tyrimo įrenginių sandarą ir veikimo principą.

„Jums nereikia nieko bijoti, tiesiog reikia suprasti nežinomybę. Marija Kiuri. Pagrindinių žinių atnaujinimas:

• Kas yra "atomas"?
• Kokie jo matmenys?
• Kokį atomo modelį pasiūlė Thomsonas?
• Kokį atomo modelį pasiūlė Rutherfordas?
• Kodėl Rutherfordo modelis buvo vadinamas „Atominės struktūros planetiniu modeliu“?
• Kokia yra atomo branduolio sandara?

Pamokos tema:

• Elementariųjų dalelių stebėjimo ir fiksavimo metodai.

• Atomas yra „nedalomas“ (Demokritas).

• Molekulė

• medžiaga

• mikrokosmosas

• makrokosmosas

• megapasaulis

• Klasikinė fizika

• Kvantinė fizika

Kaip tyrinėti ir stebėti mikropasaulį?

• Problema!

• Problema!

Problema:

• Pradedame tyrinėti atomo branduolio fiziką, svarstyti įvairias jų transformacijas ir branduolinę (radioaktyviąją) spinduliuotę. Ši žinių sritis turi didelę mokslinę ir praktinę reikšmę.
• Radioaktyviosios atomų branduolių rūšys buvo plačiai pritaikytos mokslo, medicinos, technologijų ir žemės ūkio srityse.
• Šiandien apžvelgsime prietaisus ir registravimo metodus, kurie leidžia aptikti mikrodaleles, tirti jų susidūrimus ir transformacijas, tai yra, jie suteikia visą informaciją apie mikrokosmosą, o tuo remiantis ir apie radiacinės saugos priemones.
• Jie suteikia mums informacijos apie dalelių elgesį ir savybes: elektros krūvio ženklą ir dydį, šių dalelių masę, greitį, energiją ir kt. Naudodami įrašymo prietaisus, mokslininkai galėjo įgyti žinių apie „mikropasaulį“.

Įrašymo įrenginys yra sudėtinga makroskopinė sistema, kurios būsena gali būti nestabili. Esant nedideliam sutrikimui, kurį sukelia praeinanti dalelė, prasideda sistemos perėjimo į naują, stabilesnę būseną procesas. Šis procesas leidžia registruoti dalelę.

• Įrašymo įrenginys yra sudėtinga makroskopinė sistema, kurios būsena gali būti nestabili. Esant nedideliam sutrikimui, kurį sukelia praeinanti dalelė, prasideda sistemos perėjimo į naują, stabilesnę būseną procesas. Šis procesas leidžia registruoti dalelę.
• Šiuo metu naudojama daug įvairių dalelių aptikimo metodų.

• Geigerio skaitiklis

• Vilsono kamera

• Burbulų kamera

• Fotografinis

• emulsijos

• Scintiliacija
• metodas

• Elementariųjų dalelių stebėjimo ir fiksavimo metodai

• Kibirkšties kamera

• Priklausomai nuo eksperimento tikslų ir sąlygų, kuriomis jis atliekamas, naudojami tam tikri įrašymo įrenginiai, kurie skiriasi vienas nuo kito savo pagrindinėmis savybėmis.

Studijuodami medžiagą užpildysite lentelę.

Metodo pavadinimas	Veikimo principas	Privalumai, Trūkumai	Šio įrenginio paskirtis

• Naudokite F – 12 klasė, § 33, A.E.Maron, G.Ya. Myakiševas, E. G. Dubitskaja

Geigerio skaitiklis:

• naudojamas radioaktyviųjų dalelių (daugiausia elektronų) skaičiui skaičiuoti.

• Tai stiklinis vamzdis, užpildytas dujomis (argonu), kurio viduje yra du elektrodai (katodas ir anodas). Kai dalelė praeina, ji atsiranda smūginė dujų jonizacija ir atsiranda elektros srovės impulsas.

• Įrenginys:

• Paskirtis:

• Privalumai:-1. kompaktiškumas -2. efektyvumas -3. pasirodymas -4. didelis tikslumas (10OO dalelių/s).

• Katodas.

• Stiklinis vamzdelis

• Kur jis naudojamas: - radioaktyviosios taršos žemėje, patalpose, drabužiuose, gaminiuose ir kt. - radioaktyviųjų medžiagų saugyklose arba su veikiančiais branduoliniais reaktoriais - ieškant radioaktyviosios rūdos (U-urano, torio) telkinių.

• Geigerio skaitiklis.

1882 m Vokiečių fizikas Vilhelmas Geigeris.

• 1882 m Vokiečių fizikas Vilhelmas Geigeris.

• Įvairių tipų Geigerio skaitikliai.

Vilsono kamera:

• tarnauja dalelių (takų) praėjimo pėdsakams stebėti ir fotografuoti.

• Paskirtis:

• Kameros vidinis tūris užpildomas persotintu alkoholiu arba vandens garais: nuleidus stūmoklį, sumažėja slėgis kameros viduje ir mažėja temperatūra, dėl adiabatinio proceso susidaro persotinti garai. Dalelei praeinant, kondensuojasi drėgmės lašeliai ir susidaro takelis – matomas pėdsakas.

• Stiklinė plokštelė

Įtaisą 1912 metais išrado anglų fizikas Wilsonas, norėdamas stebėti ir fotografuoti įkrautų dalelių pėdsakus. Jis buvo apdovanotas Nobelio premija 1927 m.

• Įtaisą 1912 metais išrado anglų fizikas Wilsonas, norėdamas stebėti ir fotografuoti įkrautų dalelių pėdsakus. Jis buvo apdovanotas Nobelio premija 1927 m.
• Sovietų fizikai P. L. Kapitsa ir D. V. Skobelcinas pasiūlė debesų kamerą patalpinti į vienodą magnetinį lauką.

Paskirtis:

• Įdėdami fotoaparatą į magnetinį lauką, iš takelio galite nustatyti: dalelės energija, greitis, masė ir krūvis. Pagal takelio ilgį ir storį, pagal jo kreivumą magnetiniame lauke nustatomas skraidančios radioaktyviosios dalelės charakteristikos. Pavyzdžiui, 1. alfa dalelė duoda vientisą storą takelį, 2. protonas – ploną takelį, 3. elektronas – punktyrinį takelį.

• Įvairūs debesų kamerų vaizdai ir dalelių pėdsakų nuotraukos.

Burbulų kamera:

• Vilsono kameros variantas.

• Kai stūmoklis smarkiai nukrenta, skystis veikia aukštu slėgiu pereina į perkaitimo būseną. Kai dalelė greitai juda takeliu, susidaro garų burbuliukai, t.y. skystis užverda ir matomas takelis.

• Privalumai prieš debesų kamerą: - 1. didelis terpės tankis, todėl trumpi takeliai - 2. dalelės įstringa kameroje ir galima atlikti tolesnį dalelių stebėjimą -3. didesnis greitis.

• 1952 m D. Glaseris.

• Įvairūs burbulų kameros vaizdai ir dalelių pėdsakų nuotraukos.

Storosios plėvelės emulsijos metodas:

• 20s L.V. Mysovskis, A.P. Ždanovas.
• - tarnauja dalelių registracijai – leidžia registruoti retus reiškinius dėl ilgo ekspozicijos laiko. Fotografinėje emulsijoje yra daug sidabro bromido mikrokristalų. Įeinančios dalelės jonizuoja fotoemulsijų paviršių. AgBr (sidabro bromido) kristalai suyra veikiami įkrautų dalelių, o kai atsiranda, atsiranda pėdsakas iš dalelės praėjimo - pėdsakas. Remiantis takelio ilgiu ir storiu, galima nustatyti dalelių energiją ir masę.

metodas turi šiuos privalumus:

• metodas turi šiuos privalumus:
• 1. Jis gali fiksuoti visų dalelių, skriejančių per fotoplokštę stebėjimo metu, trajektorijas.
• 2. Fotografinė plokštelė visada paruošta naudojimui (emulsija nereikalauja procedūrų, kurios ją atvestų į darbinę būklę).
• 3. Dėl didelio tankio emulsija pasižymi puikiomis stabdymo savybėmis.
• 4. Tai suteikia neišnykstantį dalelės pėdsaką, kurį vėliau galima atidžiai ištirti.

Metodo trūkumai: 1. fotografinių plokštelių cheminio apdorojimo trukmė ir 2. sudėtingumas ir 3. svarbiausia, kad kiekvieną plokštelę tirti stipriu mikroskopu reikia daug laiko.

• Metodo trūkumai: 1. fotografinių plokštelių cheminio apdorojimo trukmė ir 2. sudėtingumas ir 3. svarbiausia, kad kiekvieną plokštelę tirti stipriu mikroskopu reikia daug laiko.

Scintiliacijos metodas

• Šis metodas (Rutherfordas) įrašymui naudoja kristalus. Prietaisą sudaro scintiliatorius, fotodaugintuvas ir elektroninė sistema.

"Įkrautų dalelių įrašymo metodai." (vaizdo įrašas). Dalelių registravimo būdai:

• Scintiliacijos metodas

• Smūgio jonizacijos metodas

• Garų kondensacija ant jonų

• Storosios plėvelės emulsijos metodas

• Ant specialiu sluoksniu padengto ekrano krentančios dalelės sukelia blyksnius, kuriuos galima stebėti naudojant mikroskopą.

• Dujų išlydžio Geigerio skaitiklis

• Vilsono kamera ir burbulų kamera

• Jonizuoja fotoemulsijų paviršių

• Pakartokime:

Atspindys:

• 1. Kokią pamokos temą šiandien nagrinėjome?
• 2 Kokius tikslus išsikėlėme prieš pradėdami studijuoti temą?
• 3. Ar pasiekėme savo tikslą?
• 4. Ką reiškia pamokos šūkis?
• 5. Ar supratote pamokos temą, kodėl su ja susipažinome?

Pamokos santrauka:

• 1. Jūsų darbą kartu patikriname naudodami lentelę, kartu įvertiname ir įvertiname, atsižvelgdami į Jūsų darbą pamokoje.

Naudotos knygos:

• 1. Interneto ištekliai.
• 2. F -12 klasė, A.E.Myakishev, G.Ya.Myakishev, E.G.Dubitskaya.

Elementariųjų dalelių šaltiniai

Norint ištirti elementariąsias daleles, reikalingi jų šaltiniai. Prieš kuriant greitintuvus, kaip tokie šaltiniai buvo naudojami natūralūs radioaktyvūs elementai ir kosminiai spinduliai. Kosminiuose spinduliuose yra labai skirtingos energijos elementariosios dalelės, įskaitant tokias, kurių šiandien neįmanoma gauti dirbtinai. Kosminių spindulių, kaip didelės energijos dalelių šaltinio, trūkumas yra tas, kad tokių dalelių yra labai mažai. Didelės energijos dalelės atsiradimas įrenginio regėjimo lauke yra atsitiktinis.

Dalelių greitintuvai gamina elementariųjų dalelių srautus, kurių energija yra vienoda. Greitintuvai yra įvairių tipų: betatronas, ciklotronas, linijinis greitintuvas.

Netoli Ženevos įsikūrusi Europos branduolinių tyrimų organizacija (CERN*) turi didžiausią iki šiol dalelių greitintuvą, pastatytą apskritame tunelyje po žeme 100 m gylyje.Bendras tunelio ilgis – 27 km. (žiedo skersmuo apytiksliai 8,6 km). Pagal programą superkolideris turėjo būti paleistas 2007 m. Apie 4000 tonų metalo bus atšaldyta iki vos 2° virš absoliutaus nulio temperatūros. Dėl to superlaidžiais kabeliais beveik be nuostolių tekės 1,8 milijono amperų srovė.

Dalelių greitintuvai yra tokios grandiozinės struktūros, kad jos vadinamos XX amžiaus piramidėmis.

* Santrumpa CERN kilusi iš prancūzų kalbos. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Europos branduolinių tyrimų taryba). Rusų kalba paprastai vartojama santrumpa CERN.

Elementariųjų dalelių registravimo metodai

1. Scintiliacijos skaitikliai

Iš pradžių elementarioms dalelėms registruoti buvo naudojami liuminescenciniai ekranai – ekranai, padengti specialia medžiaga – fosforu, galinčia jų sugeriamą energiją paversti šviesos spinduliuote (liuminescencija). Kai elementari dalelė patenka į tokį ekraną, ji skleidžia silpną blyksnį, tokį silpną, kad jį galima stebėti tik visiškoje tamsoje. Reikėjo turėti nemažai kantrybės ir dėmesio, norint sėdėti visiškoje tamsoje ir valandų valandas skaičiuoti pastebėtų blyksnių skaičių.

Šiuolaikiniame scintiliacijos skaitiklyje blyksniai skaičiuojami automatiškai. Skaitiklis susideda iš scintiliatoriaus, fotodaugintuvo ir elektroninių prietaisų impulsų stiprinimui ir skaičiavimui.

Scintiliatorius dalelės energiją paverčia matomos šviesos kvantais.

Šviesos kvantai patenka į fotodaugiklio vamzdelį, kuris paverčia juos srovės impulsais.

Impulsai sustiprinami elektros grandine ir automatiškai skaičiuojami.

2. Cheminiai metodai

Cheminiai metodai grindžiami tuo, kad branduolinė spinduliuotė yra tam tikrų cheminių reakcijų katalizatorius, tai yra, ji pagreitina arba sukuria galimybę joms atsirasti.

3. Kalorimetriniai metodai

Taikant kalorimetrinius metodus, registruojamas šilumos kiekis, kuris išsiskiria, kai medžiaga sugeria spinduliuotę. Pavyzdžiui, vienas gramas radžio išskiria maždaug 585 džaulius per valandą. karštis.

4. Metodai, pagrįsti Čerenkovo ​​efekto taikymu

Niekas gamtoje negali keliauti greičiau už šviesą. Bet kai tai sakome, turime omenyje šviesos judėjimą vakuume. Medžiagoje šviesa sklinda greičiu, kur Su yra šviesos greitis vakuume ir n– medžiagos lūžio rodiklis. Vadinasi, šviesa materijoje juda lėčiau nei vakuume. Elementarioji dalelė, judanti medžiagoje, gali viršyti šviesos greitį šioje medžiagoje, neviršydama šviesos greičio vakuume. Tokiu atveju atsiranda radiacija, kurią savo laiku atrado Čerenkovas. Čerenkovo ​​spinduliuotė aptinkama fotodaugintuvais taip pat, kaip ir scintiliacijos metodu. Metodas leidžia registruoti tik greitas, tai yra didelės energijos, elementarias daleles.

Šie metodai leidžia ne tik užregistruoti elementariąją dalelę, bet ir pamatyti jos pėdsaką.

5. Vilsono kamera

1912 m. išrado Charlesas Wilsonas, o 1927 m. jis gavo Nobelio premiją. Debesų kamera yra labai sudėtinga inžinerinė struktūra. Pateikiame tik supaprastintą diagramą.

Debesų kameros darbinis tūris užpildytas dujomis ir yra vandens arba alkoholio garų. Kai stūmoklis greitai juda žemyn, dujos smarkiai atšąla ir garai tampa persotinti. Kai dalelė skrenda per šią erdvę, sukurdama jonus savo kelyje, tada ant šių jonų susidaro kondensuotų garų lašeliai. Kameroje atsiranda dalelių trajektorijos (takelio) pėdsakas siauros rūko lašelių juostelės pavidalu. Esant stipriam šoniniam apšvietimui, trasą galima pamatyti ir nufotografuoti.

6. Burbulų kamera(išrado Glaeseris 1952 m.)

Burbulų kamera veikia panašiai kaip debesų kamera. Tik darbinis skystis yra ne peraušinti garai, o perkaitintas skystis (propanas, skystas vandenilis, azotas, eteris, ksenonas, freonas...). Perkaitintas skystis, kaip ir peršalęs garas, yra nestabilios būsenos. Per tokį skystį skrendanti dalelė suformuoja jonus, ant kurių iš karto susidaro burbuliukai. Skysčio burbuliukų kamera yra efektyvesnė nei dujų debesų kamera. Fizikams svarbu ne tik stebėti skraidančios dalelės pėdsaką. Svarbu, kad stebėjimo srityje dalelė susidurtų su kita dalele. Dalelių sąveikos vaizdas yra daug informatyvesnis. Skrisdama per tankesnį skystį, kuriame yra didelė protonų ir elektronų koncentracija, dalelė turi daug didesnę galimybę patirti susidūrimą.

7. Emulsijos kamera

Pirmą kartą jį panaudojo sovietų fizikai Mysovskis ir Ždanovas. Fotografinė emulsija gaminama iš želatinos. Judant per tankią želatiną, elementarioji dalelė dažnai susiduria su susidūrimais. Dėl šios priežasties dalelės kelias emulsijoje dažnai būna labai trumpas ir, išryškinus fotografinę emulsiją, ji tiriama mikroskopu.

8. Kibirkšties kamera (išradėjas Cranshaw)

Ląstelėje A yra tinklinių elektrodų sistema. Šie elektrodai tiekiami aukšta įtampa iš maitinimo šaltinio B. Kai elementarioji dalelė praskrenda per kamerą IN, sukuria jonizuotą pėdsaką. Šiuo taku šokinėja kibirkštis, dėl kurios matomas dalelių takelis.

9. Srautinio vaizdo kamera

Streierio kamera panaši į kibirkšties kamerą, tik atstumas tarp elektrodų didesnis (iki pusės metro). Labai trumpam elektrodams įjungiama tokia įtampa, kad tikra kibirkštis nespėja išsivystyti. Tik kibirkšties užuomazgos – streameriai – turi laiko pasirodyti.

10. Geigerio skaitiklis

Geigerio skaitiklis, kaip taisyklė, yra cilindrinis katodas, išilgai kurio ašies ištemptas laidas - anodas. Sistema užpildyta dujų mišiniu.

Eidama pro skaitiklį įkrauta dalelė jonizuoja dujas. Susidarę elektronai, judėdami link teigiamo elektrodo – siūlelio, patekę į stipraus elektrinio lauko sritį, įsibėgėja ir savo ruožtu jonizuoja dujų molekules, o tai sukelia vainikinį iškrovą. Signalo amplitudė siekia kelis voltus ir yra lengvai įrašoma.

Geigerio skaitiklis registruoja faktą, kad dalelė praeina pro skaitiklį, bet nematuoja dalelės energijos.

Skaitiklis susideda iš stiklinio vamzdžio, iš vidaus padengto metaliniu sluoksniu (katodu) ir plonu metaliniu siūlu, einančio išilgai vamzdžio ašies (anodo). Vamzdis užpildytas dujomis, dažniausiai argonu. Įkrauta dalelė (elektronas, alfa dalelė ir kt.), skrisdama per dujas, pašalina elektronus iš atomų ir sukuria teigiamus jonus bei laisvuosius elektronus. Elektrinis laukas tarp anodo ir katodo pagreitina elektronus iki energijos, kuriai esant prasideda smūginė jonizacija. Veikimo principas Atsiranda jonų lavina, o srovė per skaitiklį smarkiai padidėja. Tokiu atveju per apkrovos rezistorių R sukuriamas įtampos impulsas, kuris tiekiamas į įrašymo įrenginį.

Savybės Kad skaitiklis užregistruotų kitą į jį pataikiusią dalelę, lavinos iškrova turi būti užgesinta. Tai vyksta automatiškai. Skaitiklis fiksuoja beveik visus į jį patenkančius elektronus; Kalbant apie γ kvantus, jis registruoja maždaug tik vieną γ kvantą iš šimto. Sunkiųjų dalelių (pavyzdžiui, α-dalelių) registracija yra sudėtinga, nes skaitiklyje sunku padaryti pakankamai ploną „langą“, kuris būtų permatomas šioms dalelėms.

Debesų kamera Debesų kameroje, sukurtoje 1912 m., greitai įkraunama dalelė palieka pėdsaką, kurį galima stebėti tiesiogiai arba nufotografuoti. Šį įrenginį galima pavadinti „langu“ į mikropasaulį, tai yra į elementariųjų dalelių ir iš jų susidedančių sistemų pasaulį.

Veikimo principas Debesų kamera – tai hermetiškai uždarytas indas, pripildytas beveik prisotintų vandens arba alkoholio garų. Staigiai nuleidus stūmoklį, dėl sumažėjusio slėgio po stūmokliu, garai kameroje plečiasi. Dėl to įvyksta aušinimas ir garai tampa persotinti. Tai nestabili garų būsena: garai lengvai kondensuojasi. Kondensacijos centrais tampa jonai, kuriuos kameros darbinėje erdvėje formuoja skraidanti dalelė. Jei dalelė patenka į kamerą prieš pat išsiplėtimą arba iškart po jos, jos kelyje atsiranda vandens lašelių. Šie lašeliai sudaro matomą skraidančių dalelių pėdsaką. Tada kamera grįžta į pradinę būseną, o jonai pašalinami elektriniu lauku. Priklausomai nuo fotoaparato dydžio, veikimo režimo atkūrimo laikas svyruoja nuo kelių sekundžių iki dešimčių minučių.

Savybės Pagal takelio ilgį galima nustatyti dalelės energiją, o pagal lašelių skaičių takelio ilgio vienete galima įvertinti jo greitį. Kuo ilgesnis dalelės bėgimas, tuo didesnė jos energija. Ir kuo daugiau vandens lašelių susidaro trasos ilgio vienete, tuo mažesnis jo greitis. Didesnio krūvio dalelės palieka storesnį pėdsaką Debesų kamerą galima patalpinti į vienodą magnetinį lauką. Magnetinis laukas tam tikra jėga veikia judančią įkrautą dalelę. Ši jėga išlenkia dalelės trajektoriją. Kuo didesnis dalelės krūvis ir mažesnė jos masė, tuo didesnis takelio kreivumas. Iš takelio kreivumo galima nustatyti dalelės krūvio ir jos masės santykį.

Veikimo principas Pradinėje būsenoje skystis kameroje yra aukšto slėgio, kuris neleidžia jam užvirti, nepaisant to, kad skysčio temperatūra yra aukštesnė už virimo temperatūrą esant atmosferos slėgiui. Staigiai sumažėjus slėgiui, skystis perkaista ir trumpą laiką bus nestabilios būsenos. Šiuo konkrečiu metu skraidančios įkrautos dalelės sukelia pėdsakus, susidedančius iš garų burbuliukų. Daugiausia naudojamas skystas vandenilis ir propanas.

Savybės Buteliuko kameros veikimo ciklas trumpas, apie 0,1 s. Burbulų kameros pranašumas prieš Vilsono kamerą yra dėl didesnio darbinės medžiagos tankio. Dėl to dalelių keliai pasirodo gana trumpi, o kameroje įstringa net ir didelės energijos dalelės. Tai leidžia stebėti nuoseklias dalelės transformacijas ir jų sukeliamas reakcijas.

Storasluoksnių fotografinių emulsijų metodas Greitai įkraunamų dalelių jonizuojantis poveikis fotografinės plokštės emulsijai leido prancūzų fizikui A. Becquereliui 1896 metais atrasti radioaktyvumą. Metodą sukūrė sovietų fizikai L. V. Mysovskis, A. P. Ždanovas ir kiti.

Veikimo principas Fotoemulsijoje yra daug mikroskopinių sidabro bromido kristalų. Greitai įkraunama dalelė, prasiskverbianti į kristalą, pašalina elektronus iš atskirų bromo atomų. Tokių kristalų grandinė sudaro latentinį vaizdą. Sukurtas metalinis sidabras šiuose kristaluose sumažėja, o sidabro grūdelių grandinė sudaro dalelių takelį. Tako ilgis ir storis gali būti naudojami dalelės energijai ir masei įvertinti.

Savybės Dėl didelio fotografinės emulsijos tankio pėdsakai yra labai trumpi (cm eilės radioaktyviųjų elementų skleidžiamoms alfa dalelėms), tačiau fotografuojant juos galima padidinti. Fotografinių emulsijų pranašumas yra tas, kad ekspozicijos laikas gali būti tiek ilgas, kiek pageidaujama. Tai leidžia įrašyti retus įvykius. Taip pat svarbu, kad dėl didelės fotoemulsijų stabdymo galios daugėja stebimų įdomių reakcijų tarp dalelių ir branduolių.

Fizikos pamokos planas 11 klasei.

Tema: Elementariųjų dalelių stebėjimo ir fiksavimo metodai.

Pamokos tikslas: supažindinti mokinius su prietaisais, kurių pagalba vystėsi atomų branduolių ir elementariųjų dalelių fizika; Reikiama informacija apie procesus mikrokosmose buvo gauta būtent šių prietaisų dėka.

Per užsiėmimus

Namų darbų tikrinimas frontalinio tyrimo metodu

Koks buvo Rutherfordo atomo modelio ir klasikinės fizikos prieštaravimas?

Bohro kvantiniai postulatai.

9) Užduotis. Kiek pasikeičia elektrono energija vandenilio atome, kai atomas išspinduliuoja fotoną, kurio bangos ilgis yra 4,86 ​​∙ 10-7 m?

Sprendimas. ∆E = h ν; ν = c/λ; ∆E = h c /λ; ∆E = 4,1 ∙10-19 J.

2. Naujos medžiagos mokymasis

Įrašymo įrenginys yra makroskopinė sistema nestabilioje padėtyje. Dėl bet kokių trukdžių, kuriuos sukelia praeinančios dalelės, sistema pereina į stabilesnę padėtį. Perėjimo procesas leidžia registruoti dalelę. Šiuo metu yra daugybė elementariųjų dalelių registravimo prietaisų. Pažvelkime į kai kuriuos iš jų.

A) Geigerio dujų išlydžio skaitiklis.

Šis prietaisas naudojamas automatiniam dalelių skaičiavimui.

Plakatu paaiškinkite skaitiklio struktūrą. Skaitiklis veikia pagal smūginę jonizaciją.

Geigerio skaitiklis naudojamas γ - kvantams ir elektronams registruoti; skaitiklis aiškiai aptinka ir skaičiuoja beveik visus elektronus ir tik vieną iš šimto γ - kvantą.

Sunkiosios dalelės skaitikliu neskaičiuojamos. Yra skaitiklių, kurie veikia kitais principais.

B)Vilsono kamera.

Skaitiklis skaičiuoja tik praskriejančių dalelių skaičių. 1912 m. suprojektuotoje Vilsono kameroje yra takelis (pėdsakas), likęs po dalelės, kurį galima stebėti, fotografuoti ir tyrinėti.

Mokslininkai debesų kamerą pavadino langu į mikropasaulį.

Naudodami plakatą paaiškinkite fotoaparato dizainą ir veikimo principą. Debesų kameros veikimas pagrįstas persotintų garų kondensacija, dėl kurios ant jonų susidaro vandens lašelių pėdsakai. Pagal takelio ilgį galima nustatyti dalelės energiją; remiantis lašelių skaičiumi takelio ilgio vienete, apskaičiuojamas jo greitis; Skrendančios dalelės krūvis nustatomas pagal takelio storį. Pastatę kamerą į magnetinį lauką, pastebėjome takelio kreivumą, kuris didesnis, tuo didesnis krūvis ir mažesnė dalelės masė. Nustačius dalelės krūvį ir žinant takelio kreivumą, apskaičiuojama jos masė.

IN)Burbulų kamera.

Amerikiečių mokslininkas Glaseris 1952 m. sukūrė naujo tipo kamerą elementarioms dalelėms tirti. Jis buvo panašus į debesų kamerą, tačiau darbinis skystis buvo pakeistas; persotintus garus pakeitė perkaitintas skystis. Greitai judanti dalelė, judant per skystį, ant jonų (skysčiui virstant) susidarė burbuliukai – kamera buvo vadinama burbulų kamera.

Didelis darbinės medžiagos tankis suteikia burbulų kamerai pranašumą prieš debesų kamerą.

Dalelių keliai burbulų kameroje trumpi, tačiau sąveika stipresnė ir kai kurios dalelės įstringa darbinėje medžiagoje. Dėl to atsiranda galimybė stebėti dalelių transformacijas. Pėdsakai yra pagrindinis informacijos apie dalelių savybes šaltinis.

G)Storasluoksnių fotografinių emulsijų metodas.

Įelektrintų dalelių jonizuojantis poveikis fotografinės plokštelės emulsijai naudojamas elementariųjų dalelių savybėms tirti kartu su burbulų kamera ir debesų kamera. Įkrauta dalelė dideliu greičiu prasiskverbia į fotografinę emulsiją, kurioje yra sidabro bromido kristalų. Pašalinus elektronus iš kai kurių emulsijos bromo atomų, atsiranda latentinis vaizdas. Dalelių pėdsakas atsiranda išryškinus fotografinę plokštę. Dalelių energija ir masė apskaičiuojama pagal trasos ilgį ir storį.

Yra daug kitų prietaisų ir instrumentų, kurie įrašo ir tiria elementarias daleles.

3. Studijuotos medžiagos konsolidavimas.

1) Kas yra įrašymo įrenginys?

2) Geigerio skaitiklio veikimo principas; Vilsono kameros; burbulų kamera, storo sluoksnio fotoemulsijos metodas.

3) Kokius pranašumus turi burbulų kamera prieš debesų kamerą?

Apibendrinkime pamoką.

Namų darbai: §98, kartoti, §97