METÓDY POZOROVANIA A REGISTRÁCIE ELEMENTÁRNYCH ČASTÍC

Geigerov počítač

Používa sa na počítanie počtu rádioaktívnych častíc ( väčšinou elektróny).

Ide o sklenenú trubicu naplnenú plynom (argónom) s dvomi elektródami vo vnútri (katóda a anóda).
Keď častica prejde, dôjde k nej nárazová ionizácia plynu a dôjde k impulzu elektrického prúdu.

Výhody:
- kompaktnosť
- efektívnosť
- výkon
- vysoká presnosť (10OO častíc/s).

Kde sa používa:
- registrácia rádioaktívnej kontaminácie na zemi, v priestoroch, odevoch, výrobkoch atď.
- v skladoch rádioaktívneho materiálu alebo pri prevádzkovaných jadrových reaktoroch
- pri hľadaní ložísk rádioaktívnej rudy (U,Th)

Wilsonova komora

Slúži na pozorovanie a fotografovanie stopy z prechodu častíc (stopy).

Vnútorný objem komory je naplnený alkoholom alebo vodnou parou v presýtenom stave:
keď sa piest zníži, tlak vo vnútri komory sa zníži a teplota sa zníži v dôsledku adiabatického procesu, presýtená para.
Po prechode častice kvapôčky vlhkosti kondenzujú a vytvára sa stopa - viditeľná stopa.
Keď je kamera umiestnená v magnetickom poli, stopu možno použiť na určenie energiu, rýchlosť, hmotnosť a náboj častice.

Dĺžka a hrúbka dráhy a jej zakrivenie v magnetickom poli určujú charakteristiky letiacej rádioaktívnej častice.
Napríklad častica alfa vytvára súvislú hrubú stopu,
protón - tenká dráha,
elektrón - bodkovaná stopa.

Bublinová komora

Variant Wilsonovej komory

Keď sa piest prudko spustí, kvapalina pod vysokým tlakom prechádza do prehriateho stavu. Keď sa častica rýchlo pohybuje po stope, vytvárajú sa bubliny pary, t.j. kvapalina vrie, stopa je viditeľná.

Výhody oproti oblačnej komore:
- vysoká hustota média, preto krátke dráhy
- častice uviaznu v komore a je možné vykonať ďalšie pozorovanie častíc
- väčšia rýchlosť.

Metóda emulzie hrubého filmu

Používa sa na registráciu častíc
- umožňuje registrovať zriedkavé javy vďaka dlhej dobe expozície.

Fotoemulzia obsahuje veľké množstvo mikrokryštálov bromid strieborný.
Prichádzajúce častice ionizujú povrch fotoemulzií. Kryštály AgBr sa vplyvom nabitých častíc rozpadajú a pri vývoji sa odhalí stopa z prechodu častice - stopa.
Podľa dĺžky a hrúbky trate možno určiť energiu a hmotnosť častíc.

Zapamätajte si tému „Atómová fyzika“ pre 9. ročník:

Rádioaktivita.
Rádioaktívne premeny.
Zloženie atómového jadra. Jadrové sily.
Energia komunikácie. Hromadný defekt
Štiepenie jadier uránu.
Jadrová reťazová reakcia.
Nukleárny reaktor.
Termonukleárna reakcia.

Ďalšie stránky na tému "Atómová fyzika" pre ročníky 10-11:

ČO VIEME O FYZIKE?

Niels Bohr v roku 1961 povedal: „A. Einstein spochybňoval vedu v každej fáze a bez týchto výziev by sa vývoj kvantovej fyziky na dlhý čas oddialil.“
___

V roku 1943 bol Niels Bohr na úteku pred útočníkmi nútený opustiť Kodaň. Neriskoval, že si so sebou vezme jednu vec, ktorá bola pre neho veľmi cenná, rozpustil ju v „aqua regia“ a nechal banku v laboratóriu. Po oslobodení Dánska, keď sa vrátil, izoloval z roztoku to, čo rozpustil, a na jeho príkaz bol vytvorený nový. Nobelova medaila.
__

V roku 1933 v laboratóriu viedol Ernest Rutherford, bol postavený výkonný urýchľovač na tie časy. Vedec bol na túto inštaláciu veľmi hrdý a raz, keď ju ukazoval jednému z návštevníkov, poznamenal: „Táto vec nás stála veľa. S týmito peniazmi môžete podporovať jedného postgraduálneho študenta na celý rok! Zvládne to však každý postgraduálny študent za rok? toľko objavov!»

• 12. trieda.

Účel lekcie:

• Vysvetliť študentom štruktúru a princíp fungovania zariadení na záznam a štúdium elementárnych častíc.

"Netreba sa ničoho báť, len musíš pochopiť neznáme." Marie Curie. Aktualizácia základných vedomostí:

• Čo je to "atóm"?
• Aké má rozmery?
• Aký model atómu navrhol Thomson?
• Aký model atómu navrhol Rutherford?
• Prečo bol Rutherfordov model nazvaný „Planetárny model atómovej štruktúry“?
• Aká je štruktúra atómového jadra?

Téma lekcie:

• Metódy pozorovania a zaznamenávania elementárnych častíc.

• Atóm je „nedeliteľný“ (Democritus).

• Molekula

• látka

• mikrokozmos

• makrokozmos

• megasvet

• Klasická fyzika

• Kvantová fyzika

Ako študovať a pozorovať mikrosvet?

• Problém!

• Problém!

problém:

• Začneme študovať fyziku atómového jadra, zvažujeme ich rôzne premeny a jadrové (rádioaktívne) žiarenie. Táto oblasť vedomostí má veľký vedecký a praktický význam.
• Rádioaktívne odrody atómových jadier získali množstvo aplikácií vo vede, medicíne, technológii a poľnohospodárstve.
• Dnes sa pozrieme na zariadenia a metódy registrácie, ktoré umožňujú detegovať mikročastice, študovať ich zrážky a premeny, čiže poskytujú všetky informácie o mikrokozme a na základe toho aj o opatreniach na ochranu pred žiarením.
• Poskytujú nám informácie o správaní a charakteristikách častíc: znamenie a veľkosť elektrického náboja, hmotnosť týchto častíc, ich rýchlosť, energia atď. Pomocou záznamových prístrojov boli vedci schopní získať poznatky o „mikrosvete“.

Záznamové zariadenie je zložitý makroskopický systém, ktorý môže byť v nestabilnom stave. Pri malej poruche spôsobenej prechádzajúcou časticou sa začína proces prechodu systému do nového, stabilnejšieho stavu. Tento proces umožňuje registrovať časticu.

• Záznamové zariadenie je zložitý makroskopický systém, ktorý môže byť v nestabilnom stave. Pri malej poruche spôsobenej prechádzajúcou časticou sa začína proces prechodu systému do nového, stabilnejšieho stavu. Tento proces umožňuje registrovať časticu.
• V súčasnosti sa používa mnoho rôznych metód detekcie častíc.

• Geigerov počítač

• Wilsonova komora

• Bublinová komora

• Fotografický

• emulzie

• Scintilácia
• metóda

• Metódy pozorovania a zaznamenávania elementárnych častíc

• Iskrová komora

• V závislosti od účelu experimentu a podmienok, v ktorých sa vykonáva, sa používajú určité záznamové zariadenia, ktoré sa navzájom líšia svojimi hlavnými charakteristikami.

Pri štúdiu materiálu vyplníte tabuľku.

Názov metódy	Princíp fungovania	výhody, Nedostatky	Účel tohto zariadenia

• Použite F - 12. ročník, § 33, A.E. Maron, G.Ya. Myakishev, E. G. Dubitskaya

Geigerov počítač:

• slúži na počítanie počtu rádioaktívnych častíc (hlavne elektrónov).

• Ide o sklenenú trubicu naplnenú plynom (argónom) s dvomi elektródami vo vnútri (katóda a anóda). Keď častica prejde, dôjde k nej nárazová ionizácia plynu a dôjde k impulzu elektrického prúdu.

• Zariadenie:

• Účel:

• Výhody:-1. kompaktnosť -2. účinnosť -3. výkon -4. vysoká presnosť (10OO častíc/s).

• Katóda.

• Sklenená trubica

• Kde sa používa: - registrácia rádioaktívnej kontaminácie na zemi, v priestoroch, odevoch, výrobkoch atď. - na skladoch rádioaktívnych materiálov alebo s prevádzkovanými jadrovými reaktormi - pri vyhľadávaní ložísk rádioaktívnej rudy (U - urán, Th - tórium).

• Geigerov počítač.

1882 Nemecký fyzik Wilhelm Geiger.

• 1882 Nemecký fyzik Wilhelm Geiger.

• Rôzne typy Geigerových počítadiel.

Wilsonova komora:

• slúži na pozorovanie a fotografovanie stôp z prechodu častíc (stop).

• Účel:

• Vnútorný objem komory je naplnený alkoholom alebo vodnou parou v presýtenom stave: keď sa piest spustí, tlak vo vnútri komory sa zníži a teplota sa zníži, v dôsledku adiabatického procesu sa vytvorí presýtená para. Po prechode častice kvapôčky vlhkosti kondenzujú a vytvára sa stopa - viditeľná stopa.

• Sklenený tanier

Zariadenie vynašiel v roku 1912 anglický fyzik Wilson na pozorovanie a fotografovanie stôp nabitých častíc. V roku 1927 mu bola udelená Nobelova cena.

• Zariadenie vynašiel v roku 1912 anglický fyzik Wilson na pozorovanie a fotografovanie stôp nabitých častíc. V roku 1927 mu bola udelená Nobelova cena.
• Sovietski fyzici P.L. Kapitsa a D.V. Skobeltsin navrhli umiestniť oblakovú komoru do jednotného magnetického poľa.

Účel:

• Pri umiestnení kamery do magnetického poľa môžete zo stopy určiť: energiu, rýchlosť, hmotnosť a náboj častice. Podľa dĺžky a hrúbky dráhy, podľa jej zakrivenia v magnetickom poli sa určuje charakteristiky lietajúcej rádioaktívnej častice. Napríklad 1. častica alfa dáva pevnú hrubú stopu, 2. protón - tenká stopa, 3. elektrón - bodkovaná stopa.

• Rôzne pohľady na oblačné komory a fotografie stôp častíc.

Bublinová komora:

• Variant Wilsonovej komory.

• Keď piest prudko klesne, kvapalina pod vysokým tlakom prechádza do prehriateho stavu. Keď sa častica rýchlo pohybuje pozdĺž dráhy, vytvárajú sa bubliny pary, t. j. kvapalina vrie a dráha je viditeľná.

• Výhody oproti oblačnej komore: - 1. vysoká hustota média, preto krátke dráhy - 2. častice uviaznu v komore a je možné vykonávať ďalšie pozorovanie častíc -3. väčšia rýchlosť.

• 1952 D. Glaser.

• Rôzne pohľady na bublinovú komoru a fotografie stôp častíc.

Metóda emulzie hrubého filmu:

• 20-te roky L.V. Myšovský, A.P. Ždanov.
• - slúži na registráciu častíc - umožňuje registrovať zriedkavé javy vďaka dlhej dobe expozície. Fotografická emulzia obsahuje veľké množstvo mikrokryštálov bromidu strieborného. Prichádzajúce častice ionizujú povrch fotoemulzií. Kryštály AgBr (bromid strieborný) sa vplyvom nabitých častíc rozpadajú a po ich vyvinutí sa odhalí stopa z prechodu častice - stopa. Na základe dĺžky a hrúbky dráhy je možné určiť energiu a hmotnosť častíc.

metóda má nasledujúce výhody:

• metóda má nasledujúce výhody:
• 1. Dokáže zaznamenať trajektórie všetkých častíc letiacich cez fotografickú platňu počas pozorovacieho času.
• 2. Fotografická platňa je vždy pripravená na použitie (emulzia nevyžaduje postupy, ktoré by ju uviedli do prevádzkyschopného stavu).
• 3. Emulzia má veľkú brzdnú schopnosť vďaka svojej vysokej hustote.
• 4. Poskytuje nezmiznúcu stopu častice, ktorú možno potom pozorne študovať.

Nevýhody metódy: 1. trvanie a 2. zložitosť chemického spracovania fotografických platní a 3. čo je najdôležitejšie, skúmanie každej platne v silnom mikroskope zaberie veľa času.

• Nevýhody metódy: 1. trvanie a 2. zložitosť chemického spracovania fotografických platní a 3. čo je najdôležitejšie, skúmanie každej platne v silnom mikroskope zaberie veľa času.

Scintilačná metóda

• Táto metóda (Rutherford) využíva na záznam kryštály. Zariadenie pozostáva zo scintilátora, fotonásobiča a elektronického systému.

"Metódy na zaznamenávanie nabitých častíc." (videoklip). Metódy registrácie častíc:

• Scintilačná metóda

• Metóda nárazovej ionizácie

• Kondenzácia pary na iónoch

• Metóda emulzie hrubého filmu

• Častice dopadajúce na obrazovku pokrytú špeciálnou vrstvou spôsobujú záblesky, ktoré je možné pozorovať pomocou mikroskopu.

• Geigerov počítač s výbojom

• Wilsonova komora a bublinková komora

• Ionizuje povrch fotoemulzií

• Zopakujme si:

odraz:

• 1. Akú tému hodiny sme sa dnes učili?
• 2 Aké ciele sme si stanovili pred štúdiom témy?
• 3. Dosiahli sme svoj cieľ?
• 4. Čo znamená motto, ktoré sme si vzali na lekciu?
• 5. Rozumieš téme hodiny, prečo sme sa s ňou zoznámili?

Zhrnutie lekcie:

• 1. Spoločne skontrolujeme vašu prácu pomocou tabuľky, spoločne ju vyhodnotíme a oznámkujeme, pričom zohľadníme vašu prácu na hodine.

Použité knihy:

• 1. Internetové zdroje.
• 2. F -12. ročník, A.E. Myakishev, G.Ya Myakishev, E.G Dubitskaya.

Zdroje elementárnych častíc

Na štúdium elementárnych častíc sú potrebné ich zdroje. Pred vytvorením urýchľovačov sa ako také zdroje využívali prírodné rádioaktívne prvky a kozmické žiarenie. Kozmické žiarenie obsahuje elementárne častice veľmi odlišných energií, vrátane tých, ktoré sa dnes umelo získať nedajú. Nevýhodou kozmického žiarenia ako zdroja vysokoenergetických častíc je, že takýchto častíc je veľmi málo. Výskyt vysokoenergetickej častice v zornom poli zariadenia je náhodný.

Urýchľovače častíc produkujú prúdy elementárnych častíc, ktoré majú rovnako vysokú energiu. Existujú rôzne typy urýchľovačov: betatrón, cyklotrón, lineárny urýchľovač.

Európska organizácia pre jadrový výskum (CERN*) sa nachádza neďaleko Ženevy a má doteraz najväčší urýchľovač častíc vybudovaný v kruhovom tuneli pod zemou v hĺbke 100 m. Celková dĺžka tunela je 27 km. (prstenec má priemer približne 8,6 km). Štart superzrážača bol naplánovaný na rok 2007. Približne 4 000 ton kovu by sa ochladilo len na 2 stupne nad absolútnou nulou. Vďaka tomu bude cez supravodivé káble pretekať prúd 1,8 milióna ampérov takmer bez straty.

Urýchľovače častíc sú také grandiózne štruktúry, že sa im hovorí pyramídy 20. storočia.

* Skratka CERN pochádza z francúzštiny. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Európska rada pre jadrový výskum). V ruštine sa zvyčajne používa skratka CERN.

Metódy zaznamenávania elementárnych častíc

1. Scintilačné počítadlá

Spočiatku sa na registráciu elementárnych častíc používali luminiscenčné obrazovky - obrazovky potiahnuté špeciálnou látkou, fosforom, schopnou premieňať energiu, ktorú absorbujú, na svetelné žiarenie (luminiscencia). Keď elementárna častica zasiahne takúto clonu, vydá slabý záblesk, taký slabý, že ho možno pozorovať iba v úplnej tme. Bolo potrebné mať poriadnu dávku trpezlivosti a pozornosti, aby ste mohli sedieť v úplnej tme a hodiny počítať počet zaznamenaných zábleskov.

V moderných scintilačných počítačoch sa záblesky počítajú automaticky. Počítadlo pozostáva zo scintilátora, fotonásobiča a elektronických zariadení na zosilnenie a počítanie impulzov.

Scintilátor premieňa energiu častice na kvantá viditeľného svetla.

Svetelné kvantá vstupujú do fotonásobiča, ktorý ich premieňa na prúdové impulzy.

Impulzy sú zosilnené elektrickým obvodom a automaticky počítané.

2. Chemické metódy

Chemické metódy sú založené na skutočnosti, že jadrové žiarenie je katalyzátorom určitých chemických reakcií, to znamená, že urýchľuje alebo vytvára možnosť ich výskytu.

3. Kalorimetrické metódy

V kalorimetrických metódach sa zaznamenáva množstvo tepla, ktoré sa uvoľní, keď je žiarenie absorbované látkou. Jeden gram rádia napríklad uvoľní približne 585 joulov za hodinu. teplo.

4. Metódy založené na aplikácii Čerenkovovho efektu

Nič v prírode nemôže cestovať rýchlejšie ako svetlo. Ale keď to hovoríme, máme na mysli pohyb svetla vo vákuu. V hmote sa svetlo pohybuje rýchlosťou kde s je rýchlosť svetla vo vákuu a n– index lomu látky. V dôsledku toho sa svetlo pohybuje v hmote pomalšie ako vo vákuu. Elementárna častica, ktorá sa pohybuje v látke, môže prekročiť rýchlosť svetla v tejto látke bez toho, aby prekročila rýchlosť svetla vo vákuu. V tomto prípade dochádza k žiareniu, ktoré svojho času objavil Čerenkov. Čerenkovovo žiarenie je detekované fotonásobičmi rovnakým spôsobom ako pri scintilačnej metóde. Metóda umožňuje registrovať iba rýchle, teda vysokoenergetické, elementárne častice.

Nasledujúce metódy umožňujú nielen zaregistrovať elementárnu časticu, ale aj vidieť jej stopu.

5. Wilsonova komora

Vynašiel ho Charles Wilson v roku 1912 a v roku 1927 zaň dostal Nobelovu cenu. Oblaková komora je veľmi zložitá inžinierska štruktúra. Uvádzame len zjednodušenú schému.

Pracovný objem oblačnej komory je naplnený plynom a obsahuje vodnú alebo alkoholovú paru. Pri rýchlom pohybe piestu nadol sa plyn prudko ochladí a para sa presýti. Keď častica preletí týmto priestorom a vytvorí ióny pozdĺž svojej dráhy, potom sa na týchto iónoch vytvoria kvapôčky kondenzovanej pary. V komore sa objavuje stopa po dráhe častice (stopa) vo forme úzkeho pásu kvapiek hmly. Pri silnom bočnom osvetlení je trať vidieť a fotografovať.

6. Bublinová komora(vynašiel Glaeser v roku 1952)

Bublinová komora funguje podobne ako oblaková komora. Len pracovnou kvapalinou nie je podchladená para, ale prehriata kvapalina (propán, kvapalný vodík, dusík, éter, xenón, freón...). Prehriata kvapalina, podobne ako podchladená para, je v nestabilnom stave. Častica letiaca cez takúto kvapalinu vytvára ióny, na ktorých sa okamžite tvoria bubliny. Kvapalná bublinová komora je účinnejšia ako plynová oblaková komora. Pre fyzikov je dôležité nielen pozorovať dráhu letiacej častice. Je dôležité, aby sa častica v oblasti pozorovania zrazila s inou časticou. Obraz interakcie častíc je oveľa informatívnejší. Preletom cez hustejšiu tekutinu, ktorá má vysokú koncentráciu protónov a elektrónov, má častica oveľa väčšiu šancu zažiť zrážku.

7. Emulzná komora

Prvýkrát ho použili sovietski fyzici Mysovskij a Ždanov. Fotografická emulzia je vyrobená zo želatíny. Pri pohybe cez hustú želatínu dochádza k častým kolíziám elementárnych častíc. Vďaka tomu je dráha častice v emulzii často veľmi krátka a po vyvolaní fotografickej emulzie sa študuje pod mikroskopom.

8. Iskrová komora (vynálezca Cranshaw)

V cele A je umiestnený systém sieťových elektród. Tieto elektródy sú napájané vysokým napätím z napájacieho zdroja B. Keď komorou preletí elementárna častica IN, vytvára ionizovanú stopu. Pozdĺž tejto stopy preskočí iskra, vďaka ktorej je stopa častíc viditeľná.

9. Streamerová kamera

Streamerová komora je podobná iskrovej komore, len vzdialenosť medzi elektródami je väčšia (až pol metra). Napätie je na elektródy privedené na veľmi krátky čas tak, že skutočná iskra sa nestihne rozvinúť. Len základy iskry - streamery - majú čas objaviť sa.

10. Geigerov počítač

Geigerov počítač je spravidla valcová katóda, pozdĺž ktorej osi je natiahnutý drôt - anóda. Systém je naplnený zmesou plynov.

Pri prechode cez počítadlo nabitá častica ionizuje plyn. Výsledné elektróny, pohybujúce sa smerom ku kladnej elektróde - vláknu, vstupujúce do oblasti silného elektrického poľa, sú urýchlené a následne ionizujú molekuly plynu, čo vedie ku korónovému výboju. Amplitúda signálu dosahuje niekoľko voltov a je ľahko zaznamenaná.

Geigerovo počítadlo zaznamenáva skutočnosť, že častica prechádza počítadlom, ale nemeria energiu častice.

Počítadlo pozostáva zo sklenenej trubice potiahnutej zvnútra kovovou vrstvou (katóda) a tenkým kovovým závitom, ktorý prebieha pozdĺž osi trubice (anóda). Rúrka je naplnená plynom, zvyčajne argónom. Nabitá častica (elektrón, alfa častica atď.), ktorá letí cez plyn, odstraňuje elektróny z atómov a vytvára kladné ióny a voľné elektróny. Elektrické pole medzi anódou a katódou urýchľuje elektróny na energie, pri ktorých začína nárazová ionizácia. Princíp činnosti Spustí sa lavína iónov a prúd cez počítadlo sa prudko zvýši. V tomto prípade sa cez zaťažovací odpor R generuje napäťový impulz, ktorý sa privádza do záznamového zariadenia.

Vlastnosti Aby počítadlo zaregistrovalo ďalšiu časticu, ktorá ho zasiahne, musí byť uhasený výboj lavíny. Toto sa deje automaticky. Počítadlo zaznamenáva takmer všetky elektróny, ktoré doň vstupujú; Čo sa týka γ-kvant, registruje približne len jedno γ-kvantum zo sto. Registrácia ťažkých častíc (napríklad α-častíc) je ťažká, pretože je ťažké vytvoriť dostatočne tenké „okienko“ v čítači, ktoré je pre tieto častice priehľadné.

Oblačná komora V oblačnej komore vytvorenej v roku 1912 zanecháva rýchlo nabitá častica stopu, ktorú možno priamo pozorovať alebo fotografovať. Toto zariadenie možno nazvať „oknom“ do mikrosveta, teda do sveta elementárnych častíc a systémov z nich pozostávajúcich.

Princíp činnosti Zákalová komora je hermeticky uzavretá nádoba naplnená vodou alebo alkoholovými parami, ktoré sa blížia k nasýteniu. Keď sa piest prudko spustí, čo je spôsobené poklesom tlaku pod piestom, para v komore expanduje. V dôsledku toho dochádza k ochladzovaniu a para sa presýti. Toto je nestabilný stav pary: para ľahko kondenzuje. Centrami kondenzácie sa stávajú ióny, ktoré vznikajú v pracovnom priestore komory letiacou časticou. Ak častica vstúpi do komory bezprostredne pred alebo bezprostredne po expanzii, pozdĺž jej dráhy sa objavia kvapky vody. Tieto kvapôčky tvoria viditeľnú stopu dráhy lietajúcich častíc. Komora sa potom vráti do pôvodného stavu a ióny sú odstránené elektrickým poľom. V závislosti od veľkosti fotoaparátu sa doba obnovenia prevádzkového režimu pohybuje od niekoľkých sekúnd až po desiatky minút.

Vlastnosti Dĺžka dráhy môže určiť energiu častice a počet kvapiek na jednotku dĺžky dráhy možno použiť na odhad jej rýchlosti. Čím dlhšia je dráha častice, tým väčšia je jej energia. A čím viac kvapiek vody sa vytvorí na jednotku dĺžky dráhy, tým nižšia je jej rýchlosť. Častice s vyšším nábojom zanechávajú hrubšiu stopu. Oblaková komora môže byť umiestnená v rovnomernom magnetickom poli. Magnetické pole pôsobí na pohybujúcu sa nabitú časticu určitou silou. Táto sila ohýba trajektóriu častice. Čím väčší je náboj častice a čím nižšia je jej hmotnosť, tým väčšie je zakrivenie dráhy. Zo zakrivenia dráhy možno určiť pomer náboja častice k jej hmotnosti.

Princíp činnosti V počiatočnom stave je kvapalina v komore pod vysokým tlakom, čo zabraňuje jej varu, napriek tomu, že teplota kvapaliny je vyššia ako bod varu pri atmosférickom tlaku. Pri prudkom poklese tlaku sa kvapalina prehrieva a na krátky čas bude v nestabilnom stave. Nabité častice lietajúce v tomto konkrétnom čase spôsobujú výskyt stôp pozostávajúcich z bublín pary. Používanými kvapalinami sú najmä kvapalný vodík a propán.

Vlastnosti Pracovný cyklus komory liekovky je krátky, približne 0,1 s. Výhoda bublinkovej komory oproti Wilsonovej komore je daná vyššou hustotou pracovnej látky. Výsledkom je, že dráhy častíc sú dosť krátke a častice dokonca vysokých energií uviaznu v komore. To umožňuje pozorovať sériu postupných transformácií častice a reakcií, ktoré spôsobuje.

Metóda hrubovrstvových fotografických emulzií Ionizačný účinok rýchlo nabitých častíc na emulziu fotografickej platne umožnil francúzskemu fyzikovi A. Becquerelovi objaviť v roku 1896 rádioaktivitu. Metódu vyvinuli sovietski fyzici L.V. Mysovsky, A.P. Zhdanov a ďalší.

Princíp činnosti Fotoemulzia obsahuje veľké množstvo mikroskopických kryštálov bromidu strieborného. Rýchlo nabitá častica, ktorá preniká kryštálom, odstraňuje elektróny z jednotlivých atómov brómu. Reťazec takýchto kryštálov tvorí latentný obraz. Pri vyvolaní sa v týchto kryštáloch redukuje kovové striebro a reťazec strieborných zŕn vytvára stopu častíc. Dĺžka a hrúbka dráhy sa môže použiť na odhad energie a hmotnosti častice.

Vlastnosti Vďaka vysokej hustote fotografickej emulzie sú stopy veľmi krátke (rádovo cm pre alfa častice emitované rádioaktívnymi prvkami), ale pri fotografovaní sa dajú zväčšiť. Výhodou fotografických emulzií je, že expozičný čas môže byť ľubovoľne dlhý. To umožňuje zaznamenávať zriedkavé udalosti. Je tiež dôležité, že vďaka vysokej zastavovacej schopnosti fotoemulzií sa zvyšuje počet pozorovaných zaujímavých reakcií medzi časticami a jadrami.

Plán hodín fyziky pre 11. ročník.

Predmet: Metódy pozorovania a zaznamenávania elementárnych častíc.

Cieľ hodiny: oboznámiť študentov s prístrojmi, pomocou ktorých sa rozvíjala fyzika atómových jadier a elementárnych častíc; Potrebné informácie o procesoch v mikrokozme boli získané práve vďaka týmto zariadeniam.

Počas vyučovania

Kontrola domácich úloh metódou frontálneho prieskumu

Aký bol rozpor medzi Rutherfordovým modelom atómu a klasickou fyzikou?

Bohrove kvantové postuláty.

9) Úloha. Ako veľmi sa zmení energia elektrónu v atóme vodíka, keď atóm vyžaruje fotón s vlnovou dĺžkou 4,86 ​​∙ 10-7 m?

Riešenie. ∆E = h ν; v = c/A; ∆E = hc/A; ∆E=4,1 ∙10-19 J.

2. Učenie nového materiálu

Záznamové zariadenie je makroskopický systém v nestabilnej polohe. Pri akomkoľvek rušení spôsobenom prechádzajúcou časticou sa systém presunie do stabilnejšej polohy. Proces prechodu umožňuje registráciu častice. V súčasnosti existuje veľa zariadení na záznam elementárnych častíc. Pozrime sa na niektoré z nich.

A) Geigerov počítač s výbojom.

Toto zariadenie sa používa na automatické počítanie častíc.

Vysvetlite zariadenie merača pomocou plagátu. Počítadlo funguje na základe nárazovej ionizácie.

Geigerov počítač sa používa na registráciu γ-kvant a elektrónov, čítač jasne detekuje a počíta takmer všetky elektróny a len jeden zo sto γ-kvantov.

Ťažké častice počítadlo nepočíta. Existujú merače, ktoré fungujú na iných princípoch.

B)Wilsonova komora.

Počítadlo počíta iba počet preletujúcich častíc. Wilsonova komora, navrhnutá v roku 1912, má po prechode častice stopu (stopu), ktorú možno pozorovať, fotografovať a študovať.

Oblační komoru vedci nazvali oknom do mikrosveta.

Vysvetlite dizajn a princíp fungovania fotoaparátu pomocou plagátu. Činnosť zákalovej komory je založená na kondenzácii presýtenej pary, ktorá vytvára na iónoch stopy kvapiek vody. Dĺžka dráhy sa môže použiť na určenie energie častice; na základe počtu kvapiek na jednotku dĺžky dráhy sa vypočíta jej rýchlosť; Náboj letiacej častice sa určuje z hrúbky dráhy. Po umiestnení kamery do magnetického poľa sme si všimli zakrivenie dráhy, ktoré je väčšie, čím väčší je náboj a tým menšia je hmotnosť častice. Po určení náboja častice a poznaní zakrivenia dráhy sa vypočíta jej hmotnosť.

IN)Bublinová komora.

Americký vedec Glaser v roku 1952 vytvoril nový typ komory na štúdium elementárnych častíc. Bolo to podobné ako v oblačnej komore, ale pracovná tekutina bola nahradená; presýtené pary boli nahradené prehriatou kvapalinou. Rýchlo sa pohybujúca častica pri pohybe kvapalinou vytvárala na iónoch bubliny (ako kvapalina vrela) – komora sa nazývala bublinková.

Vysoká hustota pracovnej látky dáva bublinovej komore výhodu oproti oblačnej komore.

Dráhy častíc v bublinovej komore sú krátke, ale interakcie sú silnejšie a niektoré častice uviaznu v pracovnej látke. V dôsledku toho je možné pozorovať transformácie častíc. Dráhy sú hlavným zdrojom informácií o vlastnostiach častíc.

G)Metóda hrubovrstvových fotoemulzií.

Ionizačný účinok nabitých častíc na emulziu fotografických platní sa využíva na štúdium vlastností elementárnych častíc spolu s bublinkovou komorou a oblakovou komorou. Nabitá častica preniká vysokou rýchlosťou do fotografickej emulzie obsahujúcej kryštály bromidu strieborného. Odstránením elektrónov z niektorých atómov brómu v emulzii sa objaví latentný obraz. Stopa častíc sa objaví po vyvolaní fotografickej platne. Energia a hmotnosť častíc sa vypočítajú z dĺžky a hrúbky dráhy.

Existuje mnoho ďalších zariadení a nástrojov, ktoré zaznamenávajú a študujú elementárne častice.

3. Konsolidácia študovaného materiálu.

1) Čo je to záznamové zariadenie?

2) Princíp činnosti Geigerovho počítača; Wilsonove komory; bublinová komôrka, hrubovrstvová fotoemulzná metóda.

3) Aké výhody má bublinková komora oproti oblačnej komore?

Poďme zhrnúť lekciu.

Domáca úloha: §98, opakovať, §97