Презентация к уроку физике на тему: "Экспериментальные методы регистрации частиц" (9класс)

Экспериментальные методы. Исследования частиц

Метод сцинтилляций

Этот метод был все же несовершенен. Приходилось очень тщательно наблюдать за экраном, чтобы увидеть все вспышки, глаз уставал: ведь приходилось пользоваться микроскопом. Возникла необходимость в новых способах, которые давали бы возможность более четко, быстро и достоверно регистрировать те или иные излучения.  если a-частица попадает на сернистый цинк, то в том месте, куда она попала, возникает небольшая вспышка . 

Счётчик Гейгера

Прибор состоит из стеклянной трубки, наполненной газом, к внутренним стенкам которой прилегает тонкий металлический цилиндр, являющийся катодом. В качестве анода выступает тонкая металлическая нить, натянутая по оси счётчика. Анод через резистор, обладающий большим сопротивлением (до миллиона Ом), подключается к источнику постоянного высокого напряжения и регистрирующему устройству.

Таким образом, между цилиндром и нитью образуется сильное электрическое поле. Пока газ внутри цилиндра не ионизирован, ток в цепи источника отсутствует. Допустим, что внутрь цилиндра попадает какая-либо частица, способная вызвать ионизацию газа. Тогда в электрическом поле образуется некоторое количество электрон-ионных пар, которые начинают двигаться к соответствующим электродам. Если напряжённость электрического поля достаточно велика, то образовавшиеся электроны также получают способность к ионизации атомов газа, образуя новое поколение ионов и электронов, которые также могут принять участие в ионизации и так далее. В результате в трубке образуется «электронно-ионная лавина» из-за которой в цепи и на сопротивлении происходит кратковременное и резкое возрастание силы тока. При этом на сопротивлении образуется импульс напряжения, который и регистрируется специальным устройством. Однако в момент появления импульса тока на сопротивлении происходит большое падение напряжения и, как следствие, резко уменьшается напряжение между катодом и анодом — настолько, что разряд прекращается и счётчик вновь готов к работе. Так можно точно подсчитывать частицы, пролетающие в данном месте и в данном направлении.

Камера Вильсона

Камера Вильсона состоит из цилиндрического сосуда, верхние стенки которого сделаны из прозрачного материала. Внутри цилиндра находится подвижный поршень. Камера содержит насыщенные пары воды или спирта. При быстром опускании поршня в камере образуется пересыщенный пар. В обычных условиях это бы вызвало появление тумана, но в камере Вильсона этого не происходит, так как воздух в ней предварительно очищают от так называемых ядер конденсации (это пылинки, ионы и прочее). Изучаемые частицы впускаются в камеру через тонкое окошко (хотя иногда источник частиц помещается непосредственно в камеру). Эти частицы, пролетая через камеру, создают на своём пути ионы. Эти ионы становятся центрами конденсации, на которых водяной пар собирается в виде маленьких капелек. Вдоль всего пути частицы возникает тонкий след из капелек воды — трек, который и даёт изображение этого пути. Но тепловое движение молекул быстро размывает трек частиц, и траектории частиц видны отчётливо лишь около одной десятой секунды, что, однако, достаточно для фотографирования.

Пузырьковая камера

Пузырьковая камера. Принцип работы у нее примерно такой же, как у камеры Вильсона; только работа проводится с перегретой жидкостью, т.е. в состоянии, когда жидкость вот-вот готова закипеть. В этот момент через такую жидкость пролетают частицы, которые и создают центры образования пузырьков. Треки, образованные в такой камере, сохраняются гораздо дольше, и этим камера удобнее.