|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Строение и принцип действия счетчика Гейгера-Мюллера Все современные регистрации ядерных частиц и излучений можно разбить на две группы: а) вычислительные методы, основанные на использовании приборов, считают число частиц того или иного типа; б) трековые методы, позволяющие воссоздать следует частицы. Счетчик Гейгера-Мюллера - один из важнейших приборов для автоматического счета частиц. Действие счетчика основана на ударной ионизации. Заряженная частица пролетает в газе, отрывая от атомов электроны и создает положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между анодом и катодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ионизация. Счетчик Гейгера-Мюллера применяют в основном для регистрации электронов и γ-излучений. Такая камера позволяет измерять дозы ионизирующего излучения. Обычно это цилиндрический конденсатор, между обкладками которого находится газ. Между обкладками прикладывают высокое напряжение. При отсутствии ионизирующего излучения ток практически отсутствует, а в случае облучения газа в нем появляются свободные заряженные частицы (электроны и ионы) и протекает слабый ток. Этот слабый ток усиливают и измеряют. Сила тока характеризует ионизирующую действие излучения (γ-кванты). Гораздо большие возможности для изучения микромира дает создана 1912 г. камера Вильсона. В этой камере быстрая заряженная частица оставляет след, который можно наблюдать непосредственно или фотографировать. Действие камеры Вильсона основано на конденсации пересыщенного пара на ионах с образованием капелек воды. Эти ионы создает вдоль своей траектории движущаяся заряженная частица. Капельки образуют видимый след частицы, что пролетела - трек. Информация, которую дают треки в камере Вильсона, значительно полнее той, которую могут дать счетчики. По длине трека можно определить энергию частицы, а по числу капелек на единицу длины трека оценивают ее скорость. Российские физики П. Л. Капица и Д. В. Скобельцин предложили помещать камеру Вильсона в однородное магнитное поле. Магнитное поле действует на заряженную движущуюся частицу с определенной силой. Эта сила искривляет траекторию частицы, не изменяя модуля ее скорости. За кривиною трека можно определить отношение заряда частицы к ее массе. Обычно треки частиц в камере Вильсона не только наблюдают, но и фотографируют. в 1952 г. американский ученый Д. Глейзер предложил использовать для обнаружения треков частиц перегретую жидкость. В этой жидкости на ионах, образующихся во время движения быстрой заряженной частицы, возникают пузырьки пара, которые дают видимый трек. Камеры такого типа были названы пузырьковые. Преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона обусловлена большей плотностью рабочего вещества. Пробеги частиц вследствие этого оказываются достаточно короткими, и частицы даже больших энергий «застревают» в камере. Это позволяет наблюдать серию последовательных превращений частицы и обусловленные ею реакции. Треки в камере Вильсона и пузырьковой камере - один из главных источников информации о поведении и свойствах частиц. 5. Метод толстослойных фотоэмульсии Наиболее дешевым методом регистрации частиц и излучений являются фото-эмульсионный. Он базируется на том, что заряженная частица, двигаясь в фотоэмульсии, разрушает молекулы бромистого серебра в тех зернах, сквозь которые она прошла. Во время проявки в кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зерен серебра образует трек частицы. По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА Первый уровень 1. Можно ли с помощью камеры Вильсона регистрировать незаряженные частицы? 2. Какие преимущества имеет пузырьковая камера по сравнению с камерой Вильсона? Второй уровень 1. Почему не регистрируются альфа-частиц с помощью счетчика Гейгера-Мюллера? 2. Какие характеристики частиц можно определить с помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле? ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1. Как с помощью камеры Вильсона можно определить природу частицы, которая пролетела в камере, ее энергию, скорость? 2. С какой целью камеру Вильсона иногда перегораживают слоем свинца? 3. Где больше длина свободного пробега 1. На рисунке показан трек
2. Показанная на рисунке фотография получена в камере Вильсона, наполненной водяным паром. Какая частица могла пролететь через камеру Вильсона? Стрелкой показано направление начальной скорости частицы.
1. Подр-1: § 58; подр-2: § 28 (п. 3). 2. Сб.: № 17.49; 17.77; 17.78; 17.79; 17.80. 3. Д: подготовиться к самостоятельной работе № 14. ЗАДАНИЯ ИЗ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ № 14 «АТОМНОЕ ЯДРО. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ. РАДИОАКТИВНОСТЬ» Произошел А Число протонов в ядре уменьшилось на 1. Бы Образовалось ядро с атомным номером 90. В Образовалось ядро с массовым числом 224. Г Образовалось ядро атома другого химического элемента. Для регистрации заряженных частиц используют камеру Вильсона. А Камера Вильсона позволяет определить только количество частиц, пролетевших. Бы С помощью камеры Вильсона можно регистрировать нейтроны. В Заряженная частица, пролетела через камеру Вильсона, вызывает кипение перегретой жидкости. Г Поместив камеру Вильсона в магнитное поле, можно определить знак заряда частиц, пролетающих. Задача 3 имеет целью установить соответствие (логическая пара). К каждой строке, обозначенного буквой, подберите утверждение, обозначенное цифрой. А Протон. Бы Нейтрон. В Изотопы. Г Альфа-частица. 1 Нейтральная частица, образованная одним протоном и одним нейтроном. 2 Положительно заряженная частица, образованная двумя протонами и двумя нейтронами. Идентична ядру атома Гелия 3 Частица, не имеющая электрического заряда и имеет массу 1,67 · 10-27 кг. 4 Частица с положительным зарядом, равен по модулю заряду электрона и массой 1,67 · 10-27 кг. 5 Ядра с одинаковым электрическим зарядом, но разной массы. Какой изотоп образуется из урана 23992 U после двух β-распадов и одного
|
|
-частицы: у поверхности Земли или в верхних слоях атмосферы?
