19.3 探测射线的方法—人教版高中物理选修3-5课件(共30张PPT)
文档属性
| 名称 | 19.3 探测射线的方法—人教版高中物理选修3-5课件(共30张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 17.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-27 18:01:23 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
高中物理课程（选修3-5）
——
19.3
探测射线的方法
录
目
前情回顾
01
要点解析
02
题型演练
03
课程总结
04
课后作业
05
节
章
前情回顾
Part
One
α衰变:原子核放出α粒子的衰变叫做α衰变
β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变
γ射线的产生：γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的，没有γ衰变
前情回顾
原子核的衰变
半衰期
定义：
规律：
分类：
定义：
公式：
说明：
原子核放出α粒子或β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变
电荷数和质量数都守恒
①α衰变；
②β衰变
γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的，没有γ衰变
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
不同的放射性元素，半衰期不同
①放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定
②放射性元素半衰变是一个统计规律
前情回顾
【作1】原子核
92
U经放射性衰变①变为原子
90
Th，继而经放射性衰变②变为原子核
91
Pa，再经放射性衰变③变为原子核
92
U。则放射性衰变①、②和③依次为
(
)
A.
α衰变、β衰变和β衰变
B.
β衰变、α衰变和β衰变
C.
β衰变、β衰变和α衰变
D.
α衰变、β衰变和α衰变
238
234
234
234
课后作业讲评
A
【作2】14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的1/4，则该古树死亡时间距今大约（
）
A.
22920年
B.
11460年
C.
5730年
D.
2865年
B
节
章
要点解析
Part
Two
肉眼看不见射线，那么如何探测射线呢？
射线中的粒子与其他物质作用时的现象会显示射线的存在
射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：
放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和蒸汽会产生雾滴，过热液体会产生气泡
使照相底片感光
使荧光物质产生荧光
如何探测射线
理解射线的几个特点??
了解威尔逊云室、气泡室和盖格-米勒计数器
探测射线的方法
一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领
圆柱型
钟罩型
盖革-米勒计数器
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离
产生的电子在电场中加速，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……
这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来
原理：
盖革-米勒计数器
缺点：
只能用于计数，不能区分射线的种类
不适合于极快速的粒子计数
优点：
放大倍数大，极灵敏
对于两个粒子射来的时间间隔小于200μs时，计数器不能将其区分开来
盖革-米勒计数器
利用射线的电离本领
构造：
一个圆筒状容器，底部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气
实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和状态。
原理：
粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸汽就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹
威尔逊云室
威尔逊改进过的云室
拍摄下的某粒子的径迹
威尔逊云室
直而粗
原因：???
α粒子带电荷量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1cm路程上能使气体分子产生?
?
?
?
?对离子，过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很粗的径迹。
且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直
?α粒子在云室中的径迹：
威尔逊云室下粒子的径迹
β?粒子在云室中的径迹：
高速β?粒子的径迹又细又直
低速β?粒子的径迹又短又粗且弯曲
原因：?
β?粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，而且电离本领小，沿途产生的离子少，所以高速β粒子的径迹又细又直，低速β?粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的
?
?粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹
威尔逊云室下粒子的径迹
气泡室装的是过热液体（如液态氢），粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹
气泡室是由一密闭容器组成
高能物理实验的最风行的探测设备
气泡室
液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾
这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对
这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡
气泡室的工作原理
经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。
如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。
照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。
气泡室的工作原理
某粒子在气泡室里的径迹
气泡室的优点：
①它的空间和时间分辨率高；
②工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。
气泡室的缺点：
①扫描和测量时间还嫌太长；
②体积有限，而且甚为昂贵，
气泡室的优点和缺点
使荧光物质产生荧光
使照相底片感光
探测射线的其他方法
另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质?
闪烁计数器
半导体探测器
探测射线的其他方法
节
章
题型演练
Part
Three
例题讲解（探测射线的方法）
【例1】（多选）如图所示，气泡室中加有匀强磁场，下面关于粒子的轨迹是一对紧绕的螺旋线的说法正确的是（
）
A.
进入气泡室的是一对带相反电荷的粒子
B.
进入气泡室的粒子的比荷一定相同
C.
粒子的径迹是螺旋管，是因为粒子在运动过程中能量减少
D.
粒子的径迹是螺旋管，是因为粒子的电荷量越来越少
AC
节
章
课程总结
Part
Four
某粒子在气泡室里的径迹
气泡室的优点：
①它的空间和时间分辨率高；
②工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。
气泡室的缺点：
①扫描和测量时间还嫌太长；
②体积有限，而且甚为昂贵，
小结
节
章
课后作业
Part
Five
课后作业
【作1】用威尔逊云室探测射线时，为什么α粒子的径迹直而清晰？为什么利用威尔逊云室一般看不到γ粒子的径迹？
大
谢
谢
家
课后作业讲评
【作1】用威尔逊云室探测射线时，为什么α粒子的径迹直而清晰？为什么利用威尔逊云室一般看不到γ粒子的径迹？
【解析】用云室可以清楚地看出α粒子和β粒子的径迹。α粒子质量比较大，在气体中行进时不易改变方向，它的电离本领大，在每厘米的路程中能使气体分子产生10000对离子，所以它的径迹直而清晰。?
γ粒子的电离本领更小，在云室中一般不直接留下径迹
高中物理课程（选修3-5）
——
19.3
探测射线的方法
录
目
前情回顾
01
要点解析
02
题型演练
03
课程总结
04
课后作业
05
节
章
前情回顾
Part
One
α衰变:原子核放出α粒子的衰变叫做α衰变
β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变
γ射线的产生：γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的，没有γ衰变
前情回顾
原子核的衰变
半衰期
定义：
规律：
分类：
定义：
公式：
说明：
原子核放出α粒子或β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变
电荷数和质量数都守恒
①α衰变；
②β衰变
γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的，没有γ衰变
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
不同的放射性元素，半衰期不同
①放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定
②放射性元素半衰变是一个统计规律
前情回顾
【作1】原子核
92
U经放射性衰变①变为原子
90
Th，继而经放射性衰变②变为原子核
91
Pa，再经放射性衰变③变为原子核
92
U。则放射性衰变①、②和③依次为
(
)
A.
α衰变、β衰变和β衰变
B.
β衰变、α衰变和β衰变
C.
β衰变、β衰变和α衰变
D.
α衰变、β衰变和α衰变
238
234
234
234
课后作业讲评
A
【作2】14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的1/4，则该古树死亡时间距今大约（
）
A.
22920年
B.
11460年
C.
5730年
D.
2865年
B
节
章
要点解析
Part
Two
肉眼看不见射线，那么如何探测射线呢？
射线中的粒子与其他物质作用时的现象会显示射线的存在
射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：
放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和蒸汽会产生雾滴，过热液体会产生气泡
使照相底片感光
使荧光物质产生荧光
如何探测射线
理解射线的几个特点??
了解威尔逊云室、气泡室和盖格-米勒计数器
探测射线的方法
一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领
圆柱型
钟罩型
盖革-米勒计数器
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离
产生的电子在电场中加速，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……
这样，一个粒子进入管中可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来
原理：
盖革-米勒计数器
缺点：
只能用于计数，不能区分射线的种类
不适合于极快速的粒子计数
优点：
放大倍数大，极灵敏
对于两个粒子射来的时间间隔小于200μs时，计数器不能将其区分开来
盖革-米勒计数器
利用射线的电离本领
构造：
一个圆筒状容器，底部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气
实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和状态。
原理：
粒子在云室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸汽就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹
威尔逊云室
威尔逊改进过的云室
拍摄下的某粒子的径迹
威尔逊云室
直而粗
原因：???
α粒子带电荷量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1cm路程上能使气体分子产生?
?
?
?
?对离子，过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很粗的径迹。
且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直
?α粒子在云室中的径迹：
威尔逊云室下粒子的径迹
β?粒子在云室中的径迹：
高速β?粒子的径迹又细又直
低速β?粒子的径迹又短又粗且弯曲
原因：?
β?粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，而且电离本领小，沿途产生的离子少，所以高速β粒子的径迹又细又直，低速β?粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的
?
?粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹
威尔逊云室下粒子的径迹
气泡室装的是过热液体（如液态氢），粒子经过液体时就有气泡形成，显示粒子的径迹
气泡室是由一密闭容器组成
高能物理实验的最风行的探测设备
气泡室
液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾
这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对
这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡
气泡室的工作原理
经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。
如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。
照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。
气泡室的工作原理
某粒子在气泡室里的径迹
气泡室的优点：
①它的空间和时间分辨率高；
②工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。
气泡室的缺点：
①扫描和测量时间还嫌太长；
②体积有限，而且甚为昂贵，
气泡室的优点和缺点
使荧光物质产生荧光
使照相底片感光
探测射线的其他方法
另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质?
闪烁计数器
半导体探测器
探测射线的其他方法
节
章
题型演练
Part
Three
例题讲解（探测射线的方法）
【例1】（多选）如图所示，气泡室中加有匀强磁场，下面关于粒子的轨迹是一对紧绕的螺旋线的说法正确的是（
）
A.
进入气泡室的是一对带相反电荷的粒子
B.
进入气泡室的粒子的比荷一定相同
C.
粒子的径迹是螺旋管，是因为粒子在运动过程中能量减少
D.
粒子的径迹是螺旋管，是因为粒子的电荷量越来越少
AC
节
章
课程总结
Part
Four
某粒子在气泡室里的径迹
气泡室的优点：
①它的空间和时间分辨率高；
②工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。
气泡室的缺点：
①扫描和测量时间还嫌太长；
②体积有限，而且甚为昂贵，
小结
节
章
课后作业
Part
Five
课后作业
【作1】用威尔逊云室探测射线时，为什么α粒子的径迹直而清晰？为什么利用威尔逊云室一般看不到γ粒子的径迹？
大
谢
谢
家
课后作业讲评
【作1】用威尔逊云室探测射线时，为什么α粒子的径迹直而清晰？为什么利用威尔逊云室一般看不到γ粒子的径迹？
【解析】用云室可以清楚地看出α粒子和β粒子的径迹。α粒子质量比较大，在气体中行进时不易改变方向，它的电离本领大，在每厘米的路程中能使气体分子产生10000对离子，所以它的径迹直而清晰。?
γ粒子的电离本领更小，在云室中一般不直接留下径迹