人教版高中物理选修3-5 19.3探测射线的方法(共23张PPT)

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
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盖革-米勒计数器
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
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
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。
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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
γ
中 最弱 极强 光子
C 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
探测射线的方法 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
探测射线的其他方法
使照相底片感光
使荧光物质产生荧光
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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
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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
气泡室
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
气泡室的工作原理
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
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。
气泡室的优点和缺点
气泡室的优点：
气泡室的缺点：
①它的空间和时 间分辨率高；
①扫描和测量时间 还嫌太长；
②工作循环周期短， ②体积有限，而且 本底干净、径迹清晰，甚为昂贵， 某粒子在气泡室里的径迹 可反复操作。
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
根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。
教学难点
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。
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
尔逊云室
威尔逊改进过的云室
拍摄下的某粒子的径迹
威尔逊云室下粒子的径迹
α粒子在云室中的径迹：
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
闪烁计数器
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半导体探测器
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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？
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
直而粗
威尔逊云室下粒子的径迹
β 粒子在云室中的径迹：
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
前情回顾
什么是原子核的衰变？
原子核放出α粒子或ß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
α
正
强
弱
ß
负
弱
强
C/10 氦核流 接近C 电子流
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
威尔逊云室
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
原理：
实验时，加入少量酒精，使酒 精蒸汽达到过饱和状态。