METODE OPAZOVANJA IN REGISTRACIJE ELEMENTARNIH DELCEV

Geigerjev števec

Uporablja se za štetje števila radioaktivnih delcev ( večinoma elektroni).

To je steklena cev, napolnjena s plinom (argonom) z dvema elektrodama v notranjosti (katoda in anoda).
Ko delec preide, se pojavi udarna ionizacija plina in pojavi se impulz električnega toka.

Prednosti:
- kompaktnost
- učinkovitost
- izvedba
- visoka natančnost (10OO delcev/s).

Kjer se uporablja:
- registracija radioaktivne kontaminacije na tleh, v prostorih, oblačilih, proizvodih itd.
- v skladiščih radioaktivnih snovi ali pri delujočih jedrskih reaktorjih
- pri iskanju nahajališč radioaktivne rude (U, Th)

Wilsonova komora

Služi za opazovanje in fotografiranje sledi od prehoda delcev (tiri).

Notranja prostornina komore je napolnjena z alkoholom ali vodno paro v prenasičenem stanju:
Ko se bat spusti, se zaradi adiabatnega procesa zmanjša tlak v komori in temperatura; prenasičena para.
Po prehodu delca se kapljice vlage kondenzirajo in nastane tir – vidna sled.
Ko je kamera postavljena v magnetno polje, lahko za določitev uporabite sled energija, hitrost, masa in naboj delca.

Dolžina in debelina sledi ter njena ukrivljenost v magnetnem polju določajo značilnosti mimoidočega radioaktivnega delca.
Na primer, delec alfa ustvari neprekinjeno debelo sled,
proton - tanka steza,
elektronska pikčasta proga.

Komora z mehurčki

Različica Wilsonove komore

Ko se bat močno spusti, prehaja tekočina pod visokim pritiskom v pregreto stanje. Ko se delec hitro premika po sledi, nastanejo parni mehurčki, tj. tekočina zavre, sled je vidna.

Prednosti pred komoro za oblake:
- velika gostota medija, zato kratke proge
- delci se zagozdijo v komori in se lahko izvede nadaljnje opazovanje delcev
- večja hitrost.

Metoda emulzije z debelim filmom

Uporablja se za registracijo delcev
- omogoča registracijo redkih pojavov zaradi dolgega časa osvetlitve.

Foto emulzija vsebuje veliko število mikrokristalov srebrov bromid.
Vhodni delci ionizirajo površino fotoemulzij. Kristali AgBr pod vplivom nabitih delcev razpadejo in ko se razvijejo, se pokaže sled od prehoda delca - tir.
Glede na dolžino in debelino proge lahko določimo energijo in maso delcev.

Ne pozabite na temo "Atomska fizika" za 9. razred:

radioaktivnost.
Radioaktivne transformacije.
Sestava atomskega jedra. Jedrske sile.
Energija komunikacije. Masovna napaka
Cepitev uranovih jeder.
Jedrska verižna reakcija.
Jedrski reaktor.
Termonuklearna reakcija.

Druge strani na temo "Atomska fizika" za razrede 10-11:

KAJ VEMO O FIZIKIH?

Niels Bohr je leta 1961 dejal: "Na vsaki stopnji je A. Einstein izzival znanost in brez teh izzivov bi bil razvoj kvantne fizike dolgo odložen."
___

Leta 1943 je bil Niels Bohr, ki je bežal pred napadalci, prisiljen zapustiti Kopenhagen. Ker ni tvegal, da bi s seboj vzel eno stvar, ki je bila zanj zelo dragocena, jo je raztopil v "aqua regia" in pustil bučko v laboratoriju. Po osvoboditvi Danske, ko se je vrnil, je iz raztopine izločil tisto, kar je raztopil, in na njegov ukaz je nastala nova Nobelova medalja.
__

Leta 1933 je v laboratoriju vod Ernest Rutherford, je bil zgrajen za tiste čase močan pospeševalnik. Znanstvenik je bil zelo ponosen na to instalacijo in nekoč, ko jo je pokazal enemu od obiskovalcev, je pripomnil: »Ta stvar nas je veliko stala. S tem denarjem lahko vzdržujete enega podiplomskega študenta celo leto! Toda ali lahko vsak podiplomski študent to naredi v enem letu? toliko odkritij!»

• 12. razred.

Namen lekcije:

• Študentom razloži zgradbo in princip delovanja naprav za snemanje in proučevanje osnovnih delcev.

"Ničesar se vam ni treba bati, samo razumeti morate neznano." Marie Curie. Posodobitev osnovnega znanja:

• Kaj je "atom"?
• Kakšne so njegove dimenzije?
• Kateri model atoma je predlagal Thomson?
• Kateri model atoma je predlagal Rutherford?
• Zakaj je bil Rutherfordov model imenovan "planetarni model atomske strukture"?
• Kakšna je zgradba atomskega jedra?

Tema lekcije:

• Metode opazovanja in snemanja osnovnih delcev.

• Atom je »nedeljiv« (Demokrit).

• Molekula

• snov

• mikrokozmos

• makrokozmos

• megasvet

• Klasična fizika

• Kvantna fizika

Kako proučevati in opazovati mikrosvet?

• Težava!

• Težava!

Težava:

• Začnemo preučevati fiziko atomskega jedra, upoštevamo njihove različne transformacije in jedrsko (radioaktivno) sevanje. To področje znanja je velikega znanstvenega in praktičnega pomena.
• Radioaktivne različice atomskih jeder so dobile številne aplikacije v znanosti, medicini, tehnologiji in kmetijstvu.
• Danes si bomo ogledali naprave in metode registracije, ki omogočajo zaznavanje mikrodelcev, proučevanje njihovih trkov in transformacij, torej dajejo vse informacije o mikrokozmosu in na podlagi tega o ukrepih za zaščito pred sevanji.
• Dajejo nam informacije o obnašanju in lastnostih delcev: predznak in velikost električnega naboja, maso teh delcev, njihovo hitrost, energijo itd. S pomočjo snemalnih instrumentov so znanstveniki lahko pridobili znanje o »mikrosvetu«.

Snemalna naprava je kompleksen makroskopski sistem, ki je lahko v nestabilnem stanju. Z majhno motnjo, ki jo povzroči mimoidoči delec, se začne proces prehoda sistema v novo, bolj stabilno stanje. Ta postopek omogoča registracijo delca.

• Snemalna naprava je kompleksen makroskopski sistem, ki je lahko v nestabilnem stanju. Z majhno motnjo, ki jo povzroči mimoidoči delec, se začne proces prehoda sistema v novo, bolj stabilno stanje. Ta postopek omogoča registracijo delca.
• Trenutno se uporablja veliko različnih metod detekcije delcev.

• Geigerjev števec

• Wilsonova komora

• Komora z mehurčki

• Fotografsko

• emulzije

• Scintilacija
• metoda

• Metode opazovanja in snemanja osnovnih delcev

• Iskrilna komora

• Odvisno od namenov poskusa in pogojev, v katerih se izvaja, se uporabljajo določene snemalne naprave, ki se med seboj razlikujejo po glavnih značilnostih.

Med študijem gradiva boste izpolnili tabelo.

Ime metode	Princip delovanja	prednosti, Napake	Namen te naprave

• Uporabite F – 12. razred, § 33, A.E.Maron, G.Ya. Myakishev, E G Dubitskaya

Geigerjev števec:

• služi za štetje števila radioaktivnih delcev (predvsem elektronov).

• To je steklena cev, napolnjena s plinom (argonom) z dvema elektrodama v notranjosti (katoda in anoda). Ko delec preide, se pojavi udarna ionizacija plina in pojavi se impulz električnega toka.

• Naprava:

• Namen:

• Prednosti:-1. kompaktnost -2. učinkovitost -3. uspešnost -4. visoka natančnost (10OO delcev/s).

• katoda.

• Steklena cev

• Kjer se uporablja: - registracija radioaktivne kontaminacije na tleh, v prostorih, oblačilih, izdelkih itd. - v skladiščih radioaktivnih snovi ali pri delujočih jedrskih reaktorjih - pri iskanju nahajališč radioaktivnih rud (U - uran, Th - torij).

• Geigerjev števec.

1882 Nemški fizik Wilhelm Geiger.

• 1882 Nemški fizik Wilhelm Geiger.

• Različne vrste Geigerjevih števcev.

Wilsonova komora:

• služi za opazovanje in fotografiranje sledi od prehoda delcev (sledi).

• Namen:

• Notranja prostornina komore je napolnjena z alkoholom ali vodno paro v prenasičenem stanju: ko se bat spusti, se tlak v komori zmanjša in temperatura zmanjša, zaradi adiabatnega procesa nastane prenasičena para. Po prehodu delca se kapljice vlage kondenzirajo in nastane tir – vidna sled.

• Steklena plošča

Napravo je leta 1912 izumil angleški fizik Wilson za opazovanje in fotografiranje sledi nabitih delcev. Leta 1927 je prejel Nobelovo nagrado.

• Napravo je leta 1912 izumil angleški fizik Wilson za opazovanje in fotografiranje sledi nabitih delcev. Leta 1927 je prejel Nobelovo nagrado.
• Sovjetska fizika P. L. Kapitsa in D. V. Skobeltsin sta predlagala postavitev oblačne komore v enotno magnetno polje.

Namen:

• Ko kamero postavite v magnetno polje, lahko iz sledi ugotovite: energija, hitrost, masa in naboj delca. Po dolžini in debelini steze, po njeni ukrivljenosti v magnetnem polju se določi značilnosti letečega radioaktivnega delca. Na primer, 1. alfa delec daje trdno debelo sled, 2. proton - tanko sled, 3. elektron - pikčasto sled.

• Različni pogledi na oblačne komore in fotografije sledi delcev.

Komora z mehurčki:

• Različica Wilsonove komore.

• Ko bat močno pade, je tekočina pod visokim pritiskom preide v pregreto stanje. Ko se delec hitro premika po tiru, nastanejo parni mehurčki, kar pomeni, da tekočina zavre in tir je viden.

• Prednosti pred oblačno komoro: - 1. velika gostota medija, zato kratke sledi - 2. delci se zagozdijo v komori in je možno nadaljnje opazovanje delcev -3. večja hitrost.

• 1952 D. Glaser.

• Različni pogledi na komoro z mehurčki in fotografije sledi delcev.

Metoda emulzije z debelim filmom:

• 20s L.V. Mysovski, A.P. Ždanov.
• - služi za registracijo delcev - omogoča registracijo redkih pojavov zaradi dolgega časa osvetlitve. Fotografska emulzija vsebuje veliko število mikrokristalov srebrovega bromida. Vhodni delci ionizirajo površino fotoemulzij. Kristali AgBr (srebrov bromid) pod vplivom nabitih delcev razpadejo in ko se razvijejo, se pokaže sled od prehoda delca - sled. Na podlagi dolžine in debeline sledi je mogoče določiti energijo in maso delcev.

metoda ima naslednje prednosti:

• metoda ima naslednje prednosti:
• 1. Lahko posname trajektorije vseh delcev, ki letijo skozi fotografsko ploščo med obdobjem opazovanja.
• 2. Fotografska plošča je vedno pripravljena za uporabo (emulzija ne zahteva postopkov, ki bi jo spravili v delovno stanje).
• 3. Emulzija ima veliko zavorno sposobnost zaradi svoje visoke gostote.
• 4. Daje neizginotno sled delca, ki jo je mogoče nato natančno preučiti.

Slabosti metode: 1. dolgotrajnost in 2. zahtevnost kemijske obdelave fotografskih plošč in 3. kar je najpomembneje, pregledovanje vsake plošče v močnem mikroskopu zahteva veliko časa.

• Slabosti metode: 1. dolgotrajnost in 2. zahtevnost kemijske obdelave fotografskih plošč in 3. kar je najpomembneje, pregledovanje vsake plošče v močnem mikroskopu zahteva veliko časa.

Scintilacijska metoda

• Ta metoda (Rutherford) za snemanje uporablja kristale. Napravo sestavljajo scintilator, fotopomnoževalec in elektronski sistem.

"Metode snemanja nabitih delcev." (video). Metode registracije delcev:

• Scintilacijska metoda

• Metoda udarne ionizacije

• Kondenzacija pare na ione

• Metoda emulzije z debelim filmom

• Delci, ki padejo na zaslon, prekrit s posebno plastjo, povzročajo bliske, ki jih lahko opazujemo z mikroskopom.

• Geigerjev števec s praznjenjem v plinu

• Wilsonova komora in komora z mehurčki

• Ionizira površino fotoemulzij

• Ponovimo:

odsev:

• 1. Katero temo lekcije smo preučevali danes?
• 2 Kakšne cilje smo si zastavili pred študijem teme?
• 3. Ali smo dosegli svoj cilj?
• 4. Kakšen je pomen gesla, ki smo ga vzeli za lekcijo?
• 5. Ali razumete temo lekcije, zakaj smo jo spoznali?

Povzetek lekcije:

• 1. Vaše delo skupaj preverimo s tabelo, ga skupaj ovrednotimo in ocenimo, upoštevajoč vaše delo pri učni uri.

Rabljene knjige:

• 1. Internetni viri.
• 2. F -12. razred, A.E.Myakishev, G.Ya.Myakishev, E.G.Dubitskaya.

Viri osnovnih delcev

Za preučevanje osnovnih delcev so potrebni njihovi viri. Pred nastankom pospeševalnikov so kot takšni viri uporabljali naravne radioaktivne elemente in kozmične žarke. Kozmični žarki vsebujejo elementarne delce zelo različnih energij, tudi takšne, ki jih danes ni mogoče umetno pridobiti. Pomanjkljivost kozmičnih žarkov kot vira visokoenergijskih delcev je, da je teh delcev zelo malo. Pojav visokoenergetskega delca v vidnem polju naprave je naključen.

Pospeševalniki delcev proizvajajo tokove osnovnih delcev, ki imajo enako visoko energijo. Poznamo različne vrste pospeševalnikov: betatron, ciklotron, linearni pospeševalnik.

Evropska organizacija za jedrske raziskave (CERN*) ima v bližini Ženeve največji pospeševalnik delcev do sedaj, zgrajen v okroglem tunelu pod zemljo na globini 100 m. Celotna dolžina predora je 27 km. (premer obroča je približno 8,6 km). Super trkalnik naj bi po programu zagnali leta 2007. Približno 4000 ton kovine bodo ohladili na temperaturo le 2° nad absolutno ničlo. Posledično bo tok 1,8 milijona amperov tekel skozi superprevodne kable skoraj brez izgub.

Pospeševalniki delcev so tako grandiozne strukture, da jih imenujejo piramide 20. stoletja.

* Okrajšava CERN izvira iz francoščine. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Evropski svet za jedrske raziskave). V ruščini se običajno uporablja kratica CERN.

Metode snemanja osnovnih delcev

1. Scintilacijski števci

Sprva so bili za registracijo osnovnih delcev uporabljeni luminiscenčni zasloni - zasloni, prevlečeni s posebno snovjo, fosforjem, ki lahko energijo, ki jo absorbirajo, pretvori v svetlobno sevanje (luminiscencijo). Ko elementarni delec zadene takšen zaslon, povzroči šibak blisk, tako šibak, da ga je mogoče opazovati le v popolni temi. Treba je bilo imeti kar nekaj potrpljenja in pozornosti, da je sedel v popolni temi in ure in ure štel število opaženih utrinkov.

V sodobnem scintilacijskem števcu se bliski samodejno štejejo. Števec sestavljajo scintilator, fotopomnoževalec in elektronske naprave za ojačanje in štetje impulzov.

Scintilator pretvori energijo delca v kvante vidne svetlobe.

Svetlobni kvanti vstopijo v fotopomnoževalno cev, ki jih pretvori v tokovne impulze.

Električno vezje ojača impulze in jih samodejno prešteje.

2. Kemične metode

Kemijske metode temeljijo na dejstvu, da je jedrsko sevanje katalizator določenih kemičnih reakcij, torej pospešuje ali ustvarja možnost njihovega poteka.

3. Kalorimetrične metode

Pri kalorimetričnih metodah se beleži količina toplote, ki se sprosti, ko snov absorbira sevanje. En gram radija, na primer, sprosti približno 585 joulov na uro. toplota.

4. Metode, ki temeljijo na uporabi Čerenkovega učinka

Nič v naravi ne more potovati hitreje od svetlobe. Toda ko to rečemo, mislimo na gibanje svetlobe v vakuumu. V materiji potuje svetloba s hitrostjo, kjer z je hitrost svetlobe v vakuumu in n– lomni količnik snovi. Posledično se svetloba v snovi giblje počasneje kot v vakuumu. Elementarni delec, ki se giblje v snovi, lahko preseže svetlobno hitrost v tej snovi, ne da bi presegel svetlobno hitrost v vakuumu. V tem primeru pride do sevanja, ki ga je v svojem času odkril Čerenkov. Čerenkovsko sevanje zaznavamo s fotopomnoževalci na enak način kot pri scintilacijski metodi. Metoda omogoča registracijo samo hitrih, to je visokoenergijskih elementarnih delcev.

Naslednje metode vam ne omogočajo le registracije elementarnega delca, ampak tudi vidite njegovo sled.

5. Wilsonova komora

Izumil ga je Charles Wilson leta 1912 in zanj leta 1927 prejel Nobelovo nagrado. Oblačna komora je zelo zapletena inženirska struktura. Predstavljamo le poenostavljen diagram.

Delovna prostornina oblačne komore je napolnjena s plinom in vsebuje vodne ali alkoholne pare. Ko se bat hitro premakne navzdol, se plin močno ohladi in para postane prenasičena. Ko delec leti skozi ta prostor in vzdolž svoje poti ustvarja ione, se na teh ionih tvorijo kapljice kondenzirane pare. V komori se pojavi sled trajektorije delca (track) v obliki ozkega traku kapljic megle. Pri močni bočni svetlobi je stezo mogoče videti in fotografirati.

6. Komora z mehurčki(izumil Glaeser leta 1952)

Komora z mehurčki deluje podobno kot komora z oblaki. Le delovna tekočina ni prehlajena para, temveč pregreta tekočina (propan, tekoči vodik, dušik, eter, ksenon, freon...). Pregreta tekočina, tako kot preohlajena para, je v nestabilnem stanju. Delec, ki leti skozi tako tekočino, tvori ione, na katerih takoj nastanejo mehurčki. Komora s tekočimi mehurčki je učinkovitejša od komore s plinskimi oblaki. Za fizike ni pomembno le opazovanje sledi letečega delca. Pomembno je, da znotraj območja opazovanja delec trči z drugim delcem. Slika interakcije delcev je veliko bolj informativna. Z letenjem skozi gostejšo tekočino, ki ima visoko koncentracijo protonov in elektronov, ima delec veliko večjo možnost, da doživi trk.

7. Emulzijska komora

Prva sta ga uporabila sovjetska fizika Misovski in Ždanov. Fotografska emulzija je narejena iz želatine. Pri premikanju skozi gosto želatino je osnovni delec podvržen pogostim trkom. Zaradi tega je pot delca v emulziji pogosto zelo kratka in jo po razvijanju fotografske emulzije proučujemo pod mikroskopom.

8. Iskrična komora (izumitelj Cranshaw)

V celici A nameščen je sistem mrežastih elektrod. Te elektrode se napajajo z visoko napetostjo iz napajalnika B. Ko osnovni delec prileti skozi komoro IN, ustvarja ionizirano sled. Po tej sledi preskoči iskra, zaradi katere je sled delcev vidna.

9. Streamer kamera

Streamerska komora je podobna iskrilni komori, le da je razdalja med elektrodama večja (do pol metra). Na elektrode se za zelo kratek čas napaja napetost, tako da se prava iskra nima časa razviti. Samo zametki iskrice - trakovi - imajo čas, da se pojavijo.

10. Geigerjev števec

Geigerjev števec je praviloma cilindrična katoda, vzdolž katere osi je napeta žica - anoda. Sistem je napolnjen z mešanico plinov.

Pri prehodu skozi števec naelektreni delec ionizira plin. Nastali elektroni, ki se premikajo proti pozitivni elektrodi - filamentu, vstopijo v območje močnega električnega polja, se pospešijo in posledično ionizirajo molekule plina, kar vodi do koronske razelektritve. Amplituda signala doseže nekaj voltov in se zlahka zabeleži.

Geigerjev števec beleži dejstvo, da gre delec skozi števec, vendar ne meri energije delca.

Števec je sestavljen iz steklene cevi, ki je na notranji strani prevlečena s kovinsko plastjo (katoda) in tanko kovinsko nitjo, ki teče vzdolž osi cevi (anoda). Cev je napolnjena s plinom, običajno argonom. Nabit delec (elektron, alfa delec itd.), ki leti skozi plin, odstranjuje elektrone iz atomov in ustvarja pozitivne ione in proste elektrone. Električno polje med anodo in katodo pospeši elektrone do energij, pri katerih se začne udarna ionizacija. Princip delovanja Nastane plaz ionov in tok skozi števec se močno poveča. V tem primeru se ustvari napetostni impulz na bremenskem uporu R, ki se napaja v snemalno napravo.

Značilnosti Da bi števec zaznal naslednji delec, ki ga zadene, mora biti plaz ugasnjen. To se zgodi samodejno. Števec beleži skoraj vse elektrone, ki vstopajo vanj; Kar zadeva γ-kvante, registrira približno samo en γ-kvant od stotih. Registracija težkih delcev (na primer α-delcev) je težavna, saj je v števcu težko narediti dovolj tanko »okno«, ki bi bilo prosojno za te delce.

Oblačna komora V oblačni komori, ki je nastala leta 1912, pusti hiter nabit delec sled, ki jo je mogoče neposredno opazovati ali fotografirati. To napravo lahko imenujemo "okno" v mikrosvet, to je svet osnovnih delcev in sistemov, ki jih sestavljajo.

Načelo delovanja Oblačna komora je hermetično zaprta posoda, napolnjena z vodo ali alkoholnimi hlapi blizu nasičenosti. Ko se bat močno spusti, kar povzroči zmanjšanje tlaka pod batom, se para v komori razširi. Posledično pride do ohlajanja in para postane prenasičena. To je nestabilno stanje pare: para zlahka kondenzira. Centri kondenzacije postanejo ioni, ki jih v delovnem prostoru komore tvori leteči delec. Če delec vstopi v komoro neposredno pred ali takoj po ekspanziji, se na njegovi poti pojavijo vodne kapljice. Te kapljice tvorijo vidno sled sledi letečih delcev. Komora se nato vrne v prvotno stanje in ione odstrani električno polje. Odvisno od velikosti kamere se čas za obnovitev načina delovanja giblje od nekaj sekund do deset minut.

Značilnosti Dolžina sledi lahko določi energijo delca, število kapljic na enoto dolžine sledi pa se lahko uporabi za oceno njegove hitrosti. Daljša kot je pot delca, večja je njegova energija. In več vodnih kapljic se oblikuje na enoto dolžine tira, manjša je njegova hitrost. Delci z večjim nabojem puščajo debelejšo sled, ki jo lahko postavimo v enotno magnetno polje. Magnetno polje deluje na premikajoči se naelektreni delec z določeno silo. Ta sila ukrivi trajektorijo delca. Večji kot je naboj delca in manjša kot je njegova masa, večja je ukrivljenost tira. Iz ukrivljenosti tira lahko določimo razmerje med nabojem delca in njegovo maso.

Princip delovanja V začetnem stanju je tekočina v komori pod visokim pritiskom, ki preprečuje vrenje, kljub temu, da je temperatura tekočine višja od vrelišča pri atmosferskem tlaku. Z močnim znižanjem tlaka se tekočina pregreje in bo za kratek čas v nestabilnem stanju. Nabiti delci, ki letijo v tem trenutku, povzročijo pojav sledi, sestavljenih iz parnih mehurčkov. Uporabljeni tekočini sta predvsem tekoči vodik in propan.

Značilnosti Delovni cikel komore viale je kratek, približno 0,1 s. Prednost mehurčaste komore pred Wilsonovo je posledica večje gostote delovne snovi. Posledično se izkaže, da so poti delcev precej kratke, delci celo visokih energij pa se zagozdijo v komori. To omogoča opazovanje niza zaporednih transformacij delca in reakcij, ki jih povzroči.

Metoda debeloplastnih fotografskih emulzij Ionizirajoči učinek hitrih nabitih delcev na emulzijo fotografske plošče je francoskemu fiziku A. Becquerelu leta 1896 omogočil odkritje radioaktivnosti. Metodo so razvili sovjetski fiziki L.V. Mysovsky, A.P. Zhdanov in drugi.

Princip delovanja Fotoemulzija vsebuje veliko število mikroskopskih kristalov srebrovega bromida. Hitro nabit delec, ki prodre v kristal, odstrani elektrone iz posameznih atomov broma. Veriga takih kristalov tvori latentno sliko. Ko se razvije, se kovinsko srebro reducira v teh kristalih in veriga srebrovih zrn tvori sled delcev. Dolžino in debelino sledi lahko uporabimo za oceno energije in mase delca.

Značilnosti Zaradi visoke gostote fotografske emulzije so sledi zelo kratke (pri alfa delcih, ki jih sevajo radioaktivni elementi, reda velikosti cm), vendar jih je pri fotografiranju mogoče povečati. Prednost fotografskih emulzij je, da je čas osvetlitve lahko poljubno dolg. To omogoča beleženje redkih dogodkov. Pomembno je tudi, da se zaradi visoke zavorne moči fotoemulzij povečuje število opazovanih zanimivih reakcij med delci in jedri.

Učni načrt fizike za 11. razred.

Zadeva: Metode opazovanja in snemanja osnovnih delcev.

Namen lekcije: seznaniti študente z napravami, s pomočjo katerih se je razvila fizika atomskih jeder in osnovnih delcev; Potrebne informacije o procesih v mikrokozmosu so bile pridobljene prav zahvaljujoč tem napravam.

Med poukom

Preverjanje domače naloge z metodo frontalnega anketiranja

Kakšno je bilo protislovje med Rutherfordovim modelom atoma in klasično fiziko?

Bohrovi kvantni postulati.

9) Naloga. Koliko se spremeni energija elektrona v atomu vodika, ko atom odda foton z valovno dolžino 4,86 ​​∙ 10-7 m?

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

2. Učenje nove snovi

Snemalna naprava je makroskopski sistem v nestabilnem položaju. Za vsako motnjo, ki jo povzroči mimoidoči delec, se sistem premakne v bolj stabilen položaj. Proces prehoda omogoča registracijo delca. Trenutno obstaja veliko naprav za snemanje osnovnih delcev. Poglejmo jih nekaj.

A) Geigerjev števec s praznjenjem v plinu.

Ta naprava se uporablja za samodejno štetje delcev.

S plakatom razloži zgradbo števca. Števec deluje na osnovi udarne ionizacije.

Geigerjev števec se uporablja za registracijo γ - kvantov in elektronov; števec jasno zazna in prešteje skoraj vse elektrone in le enega od stotih γ - kvantov.

Težkih delcev števec ne šteje. Obstajajo merilniki, ki delujejo po drugih principih.

B)Wilsonova komora.

Števec šteje samo število delcev, ki preletijo. Wilsonova komora, zasnovana leta 1912, ima sled (sled), ki ostane po prehodu delca, ki jo je mogoče opazovati, fotografirati in preučevati.

Znanstveniki so komoro oblakov poimenovali okno v mikrosvet.

S pomočjo plakata razložite zasnovo in princip delovanja kamere. Delovanje oblačne komore temelji na kondenzaciji prenasičene pare, ki na ionih tvori sledi vodnih kapljic. Dolžino sledi lahko uporabimo za določitev energije delca; na podlagi števila kapljic na enoto dolžine tira se izračuna njegova hitrost; Naboj letečega delca določimo iz debeline tira. Ko smo kamero postavili v magnetno polje, smo opazili ukrivljenost sledi, ki je tem večja, čim večji je naboj in čim manjša je masa delca. Po določitvi naboja delca in poznavanju ukrivljenosti tira se izračuna njegova masa.

IN)Komora z mehurčki.

Ameriški znanstvenik Glaser je leta 1952 ustvaril novo vrsto komore za preučevanje osnovnih delcev. Bila je podobna oblačni komori, vendar je bila zamenjana delovna tekočina; prenasičene hlape je nadomestila pregreta tekočina. Hitro gibajoči se delec je pri gibanju skozi tekočino na ionih tvoril mehurčke (ko je tekočina zavrela) - komoro so poimenovali komora z mehurčki.

Visoka gostota delovne snovi daje komori z mehurčki prednost pred komoro z oblaki.

Poti delcev v komori z mehurčki so kratke, vendar so interakcije močnejše in nekateri delci se zagozdijo v delovni snovi. Posledično postane mogoče opazovati transformacije delcev. Sledi so glavni vir informacij o lastnostih delcev.

G)Metoda debeloplastnih fotografskih emulzij.

Ionizirajoči učinek nabitih delcev na emulzijo fotografske plošče se uporablja za preučevanje lastnosti osnovnih delcev skupaj s komoro z mehurčki in komoro z oblaki. Nabit delec z veliko hitrostjo prodre skozi fotografsko emulzijo, ki vsebuje kristale srebrovega bromida. Z odstranitvijo elektronov iz nekaterih atomov broma v emulziji se pojavi latentna slika. Sled delcev se pojavi, ko je fotografska plošča razvita. Energijo in maso delcev izračunamo iz dolžine in debeline tira.

Obstaja veliko drugih naprav in instrumentov, ki beležijo in preučujejo osnovne delce.

3. Utrjevanje preučenega gradiva.

1) Kaj je snemalna naprava?

2) Načelo delovanja Geigerjevega števca; Wilsonove komore; komora z mehurčki, metoda debeloslojne fotoemulzije.

3) Kakšne prednosti ima komora z mehurčki pred komoro z oblaki?

Povzemimo lekcijo.

Domača naloga: §98, ponovitev, §97