人教版高中物理选修3-5 19．3探测射线的方法（共23张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-5 19．3探测射线的方法（共23张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 8.2MB | ||
| 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 | 2020-08-09 06:45:58 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
探测射线的方法
教学目标
知道放射线的粒子能使气体或液体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光?
了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理
教学重点
教学难点
根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。
探测器的结构与基本原理。??
如何观察实验现象,并根据实验现象，分析粒子的带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本质是何种粒子。
前情回顾
什么是原子核的衰变？
原子核放出α粒子或?粒子，由于核电荷数变了，而变成另一种原子核。
原子核的衰变有什么样的规律
①衰变时电荷数和质量数都守恒
②衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号
③由实验决定，不凭空编造
前情回顾
名称
带电性
电离能力
穿透能力
构成
速度
实质
正
负
中
α
?
γ
强
弱
最弱
弱
强
极强
光子
接近C
C
C/10
氦核流
电子流
光子流
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
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
盖革-米勒计数器
原理：
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
盖革-米勒计数器
优点：
放大倍数大，极灵敏
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
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
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
威尔逊云室
威尔逊改进过的云室
拍摄下的某粒子的径迹
?α粒子在云室中的径迹：
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
威尔逊云室下粒子的径迹
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
高能物理实验的最风行的探测设备
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
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
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。
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
探测射线的其他方法
使照相底片感光
使荧光物质产生荧光
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
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
问题与练习
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？
问题与练习
威尔逊云室和盖革-米勒计数管都利用了放射线使气体电离的性质。它们各用什么方法显示气体离子的存在？
云室利用过饱和蒸汽能以离子为核心凝结成雾滴显示气体离子的存在。
盖革——米勒计数管利用在电场中被加速的离子可以在电路中引起脉冲放电来显示气体离子的存在
问题与练习
根据课本的介绍，请你比较威尔逊云室和盖革-米勒计数器的优缺点。
威尔逊云室可以观察粒子的径迹，知道粒子的性质；
把云室放在磁场中，还可以知道粒子所带电荷的正负，但是不能用来计数。
盖革——米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类。
探测射线的方法
教学目标
知道放射线的粒子能使气体或液体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光?
了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理
教学重点
教学难点
根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。
探测器的结构与基本原理。??
如何观察实验现象,并根据实验现象，分析粒子的带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本质是何种粒子。
前情回顾
什么是原子核的衰变？
原子核放出α粒子或?粒子，由于核电荷数变了，而变成另一种原子核。
原子核的衰变有什么样的规律
①衰变时电荷数和质量数都守恒
②衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号
③由实验决定，不凭空编造
前情回顾
名称
带电性
电离能力
穿透能力
构成
速度
实质
正
负
中
α
?
γ
强
弱
最弱
弱
强
极强
光子
接近C
C
C/10
氦核流
电子流
光子流
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
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
盖革-米勒计数器
原理：
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
盖革-米勒计数器
优点：
放大倍数大，极灵敏
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
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
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
威尔逊云室
威尔逊改进过的云室
拍摄下的某粒子的径迹
?α粒子在云室中的径迹：
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
威尔逊云室下粒子的径迹
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
高能物理实验的最风行的探测设备
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
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
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。
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
探测射线的其他方法
使照相底片感光
使荧光物质产生荧光
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
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
问题与练习
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？
问题与练习
威尔逊云室和盖革-米勒计数管都利用了放射线使气体电离的性质。它们各用什么方法显示气体离子的存在？
云室利用过饱和蒸汽能以离子为核心凝结成雾滴显示气体离子的存在。
盖革——米勒计数管利用在电场中被加速的离子可以在电路中引起脉冲放电来显示气体离子的存在
问题与练习
根据课本的介绍，请你比较威尔逊云室和盖革-米勒计数器的优缺点。
威尔逊云室可以观察粒子的径迹，知道粒子的性质；
把云室放在磁场中，还可以知道粒子所带电荷的正负，但是不能用来计数。
盖革——米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类。