Принцип работы камеры вильсона кратко

Принцип действия пузырьковой камеры аналогичен принципу действия камеры Вильсона . Релятивистская частица, проходя через нагретую жидкость, создает на своем пути цепочку ионов. Если резко понизить давление над жидкостью, то она переходит в перегретое состояние. Ионы служат центрами для вскипания. Возникшие пузырьки образуют трек вдоль пути следования частицы. В качестве рабочей жид-коепг в пузырьковых камерах используются сжиженные водород, пропан или ксенон. [6]

Принцип действия камеры Вильсона основан на способности ионов служить центрами конденсации капелек пересыщенного пара. Если пар свободен от пыли и других посторонних объектов, могущих служить очагами конденсации, то конденсация не начинается. [1]

Разобранный пример позволяет понять принцип действия камеры Вильсона . Пролетающая через камеру заряженная частица оставляет на своем пути множество ионов, на которых немедленно происходит конденсация паров и образуются заряженные капли жидкости. Незаряженные капли маленького радиуса быстро бы испарялись. Благодаря тому, что капли заряжены, оставляемый пролетевшей частицей след в камере Вильсона сохраняется продолжительное время. [3]

Принцип действия пузырьковой камеры аналогичен принципу действия камеры Вильсона . Релятивистская частица, проходя через нагретую жидкость, создает на своем пути цепочку ионов. Если резко понизить давление над жидкостью, то она переходит в перегретое состояние. Ионы служат центрами для вскипания. Возникшие пузырьки образуют трек вдоль пути следования частицы. В качестве рабочей жидкости в пузырьковых камерах используются сжиженные водород, пропан или ксенон. [4]

Принцип действия пузырьковой камеры аналогичен принципу действия камеры Вильсона . Релятивистская частица, проходя через нагретую жидкость, создает на своем пути цепочку ионов. Врзпик-шие пузырьки образуют трек вдоль пути следования частицы. В качестве рабочей жидкости в пузырьковых камерах используются сжиженные водород, пропан или ксенон. [5]

Принцип действия пузырьковой камеры аналогичен принципу действия камеры Вильсона . Релятивистская частица, проходя через нагретую жидкость, создает на своем пути цепочку ионов. Если резко понизить давление над жидкостью, то она переходит в перегретое состояние. Ионы служат центрами для вскипания. Возникшие пузырьки образуют трек вдоль пути следования частицы. В качестве рабочей жид-коепг в пузырьковых камерах используются сжиженные водород, пропан или ксенон. [6]

Это объясняет возникновение ливневых дождей при грозах вследствие образования большого числа ионов при электрических разрядах, а также принцип действия камеры Вильсона . [7]

В последние годы для изучения следов движения элементарных частиц широко применяются пузырьковые камеры с перегретыми жидкостями, принцип действия которых близок к принципу действия камеры Вильсона . Если через перегретую жидкость проходит элементарная частица, то на образовавшихся ионах начинают возникать пузырьки пара. Таким образом, след частицы оказывается отмеченным цепочкой паровых пузырьков. [8]

Другим очень важным трековым детектором является изобретенная Глезером ( 1952 г.) пузырьковая камера. Принцип действия пузырьковой камеры сходен с принципом действия камеры Вильсона . В пузырьковой камере используется свойство перегретой жидкости образовывать на пути заряженной частицы пузырьки пара. [9]

Другим очень важным трековым детектором является изобретенная Глезером ( 1952 г.) пузырьковая камера. Принцип действия пузырьковой камеры сходен с принципом действия камеры Вильсона . Как известно, в камере Вильсона используется свойство пересыщенного пара конденсироваться в виде мельчайших капелек жидкости на пути прохождения заряженной частицы. В пузырьковой камере используется свойство перегретой жидкости образовывать па пути заряженной частицы пузырьки пара. [10]

Другие страницы по теме «Атомная физика» за 10-11 класс:

Главная

Вспомни физику:
7 класс
8 класс
9 класс
10-11 класс
видеоролики по физике
мультимедиа 7 кл.
мультимедиа 8 кл.
мультимедиа 9 кл.
мультимедиа 10-11 кл.
астрономия
тесты 7 кл.
тесты 8 кл.
тесты 9 кл.
демонстрац.таблицы
ЕГЭ
физсправочник

Азбука физики

Научные игрушки

Простые опыты

Этюды об ученых

Читатели пишут

Умные книжки

Есть вопросик?

Его величество.

Музеи науки.

Достижения.

Загляни!
На урок

МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

— служит для подсчета количества радиоактивных частиц ( в основном электронов ).

Это стеклянная трубка, заполненная газом (аргоном), с двумя электродами внутри (катод и анод).
При пролете частицы возникает ударная ионизация газа и возникает импульс электрического тока.

Достоинства:
— компактность
— эффективность
— быстродействие
— высокая точность (10ООО частиц/с).

Где используется:
— регистрация радиоактивных загрязнений на местности, в помещениях, одежды, продуктов и т.д.
— на объектах хранения радиоактивных материалов или с работающими ядерными реакторами
— при поиске залежей радиоактивной руды (U, Th)

— служит для наблюдения и фотографирования следов от пролета частиц (треков).

Внутренний объем камеры заполнен парами спирта или воды в перенасыщенном состоянии:
при опускании поршня уменьшается давление внутри камеры и понижается температура, в результате адиабатного процесса образуется перенасыщенный пар .
По следу пролета частицы конденсируются капельки влаги и образуется трек – видимый след.
При помещении камеры в магнитное поле по треку можно определить энергию, скорость, массу и заряд частицы.

По длине и толщине трека, по его искривлению в магнитном поле определяют характеристики пролетевшей радиоактивной частицы.
Например, альфа-частица дает сплошной толстый трек,
протон — тонкий трек,
электрон — пунктирный трек.

— вариант камеры Вильсона

При резком понижении поршня жидкость, находящаяся под высоким давление, переходит в перегретое состояние . При быстром движении частицы по следу образуются пузырьки пара , т.е. жидкость закипает, виден трек .

Преимущества перед камерой Вильсона:
— большая плотность среды, следовательно короткие треки
— частицы застревают в камере и можно проводить дальнейшее наблюдение частиц
— большее быстродействие.

Метод толстослойных фотоэмульсий

— служит для регистрации частиц
— позволяет регистрировать редкие явления из-за большого время экспозиции.

Фотоэмульсия содержит большое количество микрокристаллов бромида серебра.
Влетающие частицы ионизируют поверхность фотоэмульсий. Кристаллики AgВr распадаются под действием заряженных частиц и при проявлении выявляется след от пролета частицы — трек.
По длине и толщине трека можно определить энергию и массу частиц.

Другие страницы по теме «Атомная физика» за 10-11 класс:

ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ФИЗИКАХ?

Нильс Бор в 1961 году говорил: «На каждом этапе А.Эйнштейн бросал вызов науке , и не будь этих вызовов, развитие квантовой физики затянулось бы надолго».
___

В 1943 году Нильс Бор , спасаясь от оккупантов, вынужден был покинуть Копенгаген. Не рискуя взять с собой одну очень ценную для него вещь, он растворил ее в «царской водке» и колбу оставил в лаборатории. После освобождения Дании, вернувшись, он выделил из раствора то, что растворил, и по его заказу создали новую Нобелевскую медаль .
__

В 1933 году в лаборатории, которую возглавлял Эрнест Резерфорд , был сооружен мощный по тем временам ускоритель . Ученый очень гордился этой установкой и как-то раз, показывая ее одному из посетителей, заметил: «Эта штука обошлась нам очень дорого. На эти деньги можно целый год содержать одного аспиранта! Но разве какой-нибудь аспирант может сделать за год столько открытий !»

Книги по физике
Викторина по физике

Физика в кадре

Учителю

Решение задач

Презентации

Пузырьковая камера – трековый детектор элементарных заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка пузырьков пара вдоль траектории её движения. Изобретена А. Глэзером в 1952 г. (Нобелевская премия 1960 г.).

Презентация к уроку

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Технология: проблемно-диалогическая.

Цель урока: организовать деятельность учащихся по изучению и первичному закреплению знаний о методах регистрации заряженных частиц.

Оборудование: компьютер и мультимедиа-проектор, Презентация.

Способы регистрации заряженных частиц

Со временем экспериментальные установки становились все сложней. Развивалась техника ускорения и детектирования частиц, ядерная электроника. Успехи в физике ядра и элементарных частиц все в большей степени определяются прогрессом в этих областях. Нобелевские премии по физике часто присуждаются за работы в области техники физического эксперимента.

Детекторы служат как для регистрации самого факта наличия частицы так и для определения её энергии и импульса, траектории движения частицы и др. характеристик. Для регистрации частиц часто используют детекторы которые максимально чувствительны к регистрации определенной частицы и не чувствуют большой фон создаваемый другими частицами.

Обычно в экспериментах по физике ядра и частиц необходимо выделять «нужные» события на гигантском фоне «ненужных» событий, может быть одно из миллиарда. Для этого используют различные комбинации счётчиков и методов регистрации.

Регистрация заряженных частиц основана на явлении ионизации или возбуждении атомов, которое они вызывают в веществе детектора. На этом основана работа таких детекторов как камера Вильсона, пузырьковая камера, искровая камера, фотоэмульсии, газовые сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы.

1. Счётчик Гейгера

2. Камера Вильсона

Камера Вильсона – трековый детектор элементарных заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка мелких капелек жидкости вдоль траектории её движения. Изобретена Ч. Вильсоном в 1912 г. (Нобелевская премия 1927 г.).

3. Пузырьковая камера

Пузырьковая камера – трековый детектор элементарных заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка пузырьков пара вдоль траектории её движения. Изобретена А. Глэзером в 1952 г. (Нобелевская премия 1960 г.).

4. Ядерные эмульсии

Аналогично, как это происходит в обычной фотографии, заряженная частица нарушает вдоль своего пути структуру кристаллической решётки зерен галоидного серебра делая их способными к проявлению. Ядерная эмульсия является уникальным средством для регистрации редких событий. Стопки ядерных эмульсий позволяют регистрировать частицы очень больших энергий. С их помощью можно определить координаты трека заряженной частицы с точностью

5. Сцинтиляционный детектор

Сцинтиляционный детектор использует свойство некоторых веществ светиться (сцинтилировать) при прохождении заряженной частицы. Кванты света, образующиеся в сцинтиляторе, затем регистрируются с помощью фотоумножителей.

Современные измерительные установки в физике высоких энергий представляют из себя сложные системы, включающие десятки тысяч счетчиков, сложную электронику и способны одновременно регистрировать десятки частиц, рождающихся в одном столкновении.

В зависимости от целей эксперимента и условий, в которых он проводится, применяются те или иные регистрирующие устройства, отличающиеся друг от друга по основным характеристикам.

«Физика — 11 класс»

Выражения атомное ядро и элементарные частицы уже неоднократно упоминались.
Атом состоит из ядра и электронов.
Само атомное ядро состоит из элементарных частиц, нейтронов и протонов.
Раздел физики, в котором исследуется строение и превращение атомных ядер, называется ядерной физикой.

Первоначально разделения на ядерную физику и физику элементарных частиц не было.
С многообразием мира элементарных частиц физики столкнулись при изучении ядерных процессов.
Выделение физики элементарных частиц в самостоятельную область исследования произошло около 1950 г.
Сегодня существуют два самостоятельных раздела физики: содержание одного из них составляет изучение атомных ядер, а содержание другого — изучение природы, свойств и взаимных превращений элементарных частиц.

Благодаря устройствам для регистрации и изучения столкновений и взаимных превращений ядер и элементарных частиц возникла и начала развиваться физика атомного ядра и элементарных частиц.

Принцип действия приборов для регистрации элементарных частиц

Регистрирующий прибор — это более или менее сложная макроскопическая система, которая может находиться в неустойчивом состоянии.
При небольшом возмущении, вызванном пролетевшей частицей, начинается процесс перехода системы в новое, более устойчивое состояние.
Этот процесс и позволяет регистрировать частицу.
В настоящее время используется множество различных методов регистрации частиц.

В зависимости от целей эксперимента и условий, в которых он проводится, применяются те или иные регистрирующие устройства, отличающиеся друг от друга по основным характеристикам.

Газоразрядный счетчик Гейгера

Счетчик Гейгера — один из важнейших приборов для автоматического подсчета частиц.

Счетчик состоит из стеклянной трубки, покрытой изнутри металлическим слоем (катод), и тонкой металлической нити, идущей вдоль оси трубки (анод).
Трубка заполняется газом, обычно аргоном.

Для того чтобы счетчик мог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд необходимо погасить.
Это происходит автоматически.
Так как в момент появления импульса тока падение напряжения на нагрузочном резисторе R велико, то напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается.

Счетчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов и γ-квантов (фотонов большой энергии).

В настоящее время созданы счетчики, работающие на иных принципах.

Камера Вильсона

Счетчики позволяют лишь регистрировать факт прохождения через них частицы и фиксировать некоторые ее характеристики.
В камере же Вильсона, созданной в 1912 г., быстрая заряженная частица оставляет след, который можно наблюдать непосредственно или сфотографировать.

Принцип действия камеры Вильсона основан на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды.
Эти ионы создает вдоль своей траектории движущаяся заряженная частица.

Затем камера возвращается в исходное состояние, и ионы удаляются электрическим полем.
В зависимости от размеров камеры время восстановления рабочего режима варьируется от нескольких секунд до десятков минут.

Информация, которую дают треки в камере Вильсона, значительно богаче той, которую могут дать счетчики.
По длине трека можно определить энергию частицы, а по числу капелек на единицу длины трека — ее скорость.
Чем длиннее трек частицы, тем больше ее энергия.
А чем больше капелек воды образуется на единицу длины трека, тем меньше ее скорость.
Частицы с большим зарядом оставляют трек большей толщины.

Пузырьковая камера

В 1952 г. американским ученым Д. Глейзером было предложено использовать для обнаружения треков частиц перегретую жидкость.
В такой жидкости на ионах (центрах парообразования), образующихся при движении быстрой заряженной частицы, появляются пузырьки пара, дающие видимый трек.
Камеры данного типа были названы пузырьковыми.

Преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона обусловлено 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 вызываемые ею реакции.

Треки в камере Вильсона и пузырьковой камере — один из главных источников информации о поведении и свойствах частиц.

Метод толстослойных фотоэмульсий

Для регистрации частиц наряду с камерами Вильсона и пузырьковыми камерами применяются толстослойные фотоэмульсии.
Ионизирующее действие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки позволило французскому физику А. Беккерелю открыть в 1896 г. радиоактивность.
Метод фотоэмульсии был развит советскими физиками Л. В. Мысовским, Г. Б. Ждановым и др.

Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра.
Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома.
Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение.

При проявлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зерен серебра образует трек частицы.
По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы.

Из-за большой плотности фотоэмульсии треки получаются очень короткими (порядка 10 -3 см для α-частиц, испускаемых радиоактивными элементами), но при фотографировании их можно увеличить.

Преимущество фотоэмульсий в том, что время экспозиции может быть сколь угодно большим.
Это позволяет регистрировать редкие явления.
Важно и то, что благодаря большой тормозящей способности фотоэмульсий увеличивается число наблюдаемых интересных реакций между частицами и ядрами.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Физика атомного ядра. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Пролетая в такой жидкости, частица вызывает возникновение пузырьков пара, образуя тем самым трек (рис.5).

• Образовательная: дать представление о методах регистрации заряженных частиц, раскрыть особенности каждого метода, выявить основные закономерности, изучить применение методов.
• Развивающая: развивать память, мышление, восприятие, внимание, речь через индивидуальную подготовку к уроку; развивать навыки работы с дополнительной литературой и ресурсами Internet .
• Воспитательная: развивать учебную мотивацию, воспитывать патриотизм через изучение вклада отечественных учёных в мировую науку.

І. Ознакомьтесь с теоретическим материалом.

Теоретические сведения

Для изучения ядерных явлений были разработаны многочисленные методы регистрации элементарных частиц и излучений. Рассмотрим некоторые из них, которые наиболее широко используются.

1) Газоразрядный счётчик Гейгера

Счётчик Гейгера — один из важнейших приборов для автоматического счёта частиц. Счётчик состоит из стеклянной трубки, покрытой изнутри металлическим слоем (катод), и тонкой металлической нити, идущей вдоль оси трубки (анод).

Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов и Y-квантов (фотонов большой энергии).Однако непосредственно Y-кванты вследствие их малой ионизирующей способности не регистрируются. Для их обнаружения внутреннюю стенку трубки покрывают материалом, из которого Y-кванты выбивают электроны.

Счётчик регистрирует почти все попадающие в него электроны; что же касаетсяY- квантов, то он регистрирует приблизительно только один Y-квант из ста. Регистрация тяжёлых частиц (например, Ј-частиц) затруднена, так как сложно сделать в счётчике достаточно тонкое «окошко», прозрачное для этих частиц.

2) Камера Вильсона

Действие камеры Вильсона основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды. Эти ионы создаёт вдоль своей траектории движущаяся заряженная частица.

Если камеру поместить между полюсами электромагнита, то возможности камеры по изучению свойств частиц значительно расширяются. В этом случае на движущуюся частицу действует сила Лоренца, что позволяет по искривлению траектории определить значение заряда частицы и ее импульс. На рисунке 4 приведен возможный вариант расшифровки фотографии треков электрона и позитрона. Вектор индукции В магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости чертежа за чертеж. Влево отклоняется позитрон, вправо — электрон.

3) Пузырьковая камера

Отличается от камеры Вильсона тем, что перенасыщенные пары в рабочем объеме камеры заменяются перегретой жидкостью, т.е. такой жидкостью, которая находится под давлением, меньшим давления ее насыщенных паров.

Пролетая в такой жидкости, частица вызывает возникновение пузырьков пара, образуя тем самым трек (рис.5).

В исходном состоянии поршень сжимает жидкость. При резком понижении давления температура кипения жидкости оказывается меньше температуры окружающей среды.

Жидкость переходит в неустойчивое (перегретое) состояние. Это и обеспечивает появление пузырьков на пути движения частицы. В качестве рабочей смеси применяются водород, ксенон, пропан и некоторые другие вещества.

Преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона обусловлено 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 вызываемые ею реакции.

4) Метод толстослойных фотоэмульсий

Для регистрации частиц наряду с камерами Вильсона и пузырьковыми камерами применяются толстослойные фотоэмульсии. Ионизирующие действие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра.

Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. При появлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зёрен серебра образует трек частицы.

По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Из-за большой плотности фотоэмульсии треки получаются очень короткими, но при фотографировании их можно увеличить. Преимущество фотоэмульсии состоит в том, что время экспозиции может быть сколько угодно большим. Это позволяет регистрировать редкие явления. Важно и то, что благодаря большой тормозящей способности фотоэмульсии увеличивается число наблюдаемых интересных реакций между частицами и ядрами.

5) Сцинтилляционный метод

ІІ. Используя теоретический материал и ресурсы Internet, заполните таблицу

Используя камеру Вильсона в 1932 году, физик-экспериментатор из США по имени Карл Дейвид Андерсон смог установить содержание в космических лучах позитрона.

Наиболее известные применения прибора

Используя камеру Вильсона в 1932 году, физик-экспериментатор из США по имени Карл Дейвид Андерсон смог установить содержание в космических лучах позитрона.

Первым, кому пришло в голову поместить туманную камеру в область нахождения сильнейшего магнитного поля , стали советские ученые-физики Д. В. Скобельцин и П. Л. Капица, что они и совершили с огромным успехом в 1927 году, через 15 лет с момента создания знаменитого прибора. Советские исследователи определили вместе с импульсами знаки зарядов и такие количественные характеристики частиц, как масса и скорость, что стало сенсационным прорывом советской физики в рамках мирового масштаба.

«График переменного тока» — Ниагарский водопад. Переменный ток. Обобщение знаний. Генератор переменного тока. Тип сопротивления. Формула сопротивлений. Цепи синусоидального тока. Что называется электрическим током. Изобретатель. Какой из графиков на слайде можно назвать гармоническим. Томас Алва Эдисон. Графики зависимости напряжения и силы тока от времени. Работа с графиком. Схема генератора. Никола Тесла. Действующее значение силы тока.

«График переменного тока» — Ниагарский водопад. Переменный ток. Обобщение знаний. Генератор переменного тока. Тип сопротивления. Формула сопротивлений. Цепи синусоидального тока. Что называется электрическим током. Изобретатель. Какой из графиков на слайде можно назвать гармоническим. Томас Алва Эдисон. Графики зависимости напряжения и силы тока от времени. Работа с графиком. Схема генератора. Никола Тесла. Действующее значение силы тока.

«Звуки вокруг нас» — Звуки, идущие от колеблющихся струн. Белл. Физика вокруг нас. Мы охотно слушаем музыку. Красота формул. Инфразвуки в искусстве. Звуки разных инструментов. Музыкальные инструменты. Ультразвук. Нижняя нота. Музыкальные звуки. Орган. Наинизший из слышимых человеком музыкальных звуков. Пианино. Различие между музыкой и шумом.

«Температура и влажность» — Доступный увлажнитель. Оптимальные и допустимые параметры температуры. Паровые увлажнители воздуха. Таблица оптимальной влажности. Ультразвуковые увлажнители воздуха. Анализ свойств воздушной среды. Сухой воздух и глаза. Психрометр Августа. Измерение влажности в учебных кабинетах. Что такое влажность воздуха. Влажность воздуха. Как изменяется температура в различных кабинетах. Изменение влажности в кабинетах во время учебной деятельности.

««Строение атома» физика 11 класс» — Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте. Почему электроны не могут изменить траекторию частиц. Планетарная модель не позволяет объяснить устоичивость атомов. Планетарная модель атома. Дайте определение фотоэффекта. Первый постулат Бора. P = h. Как корпускулярные, так и волновые свойства. Что такое «красная» граница фотоэффекта. Строение атома. Импульс фотона. Какие серии излучения атома водорода вы знаете.

««Строение атома» 11 класс» — Резерфорд Эрнест. Недостатки атома Резерфорда. Цель. Попыткой спасения планетарной модели атома стали постулаты Нильса Бора. Выводы из опытов. Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества. Подавляющая часть альфа-частиц проходит сквозь фольгу практически без отклонения или с отклонением на малые углы. Строение атома. Строение атома по Резерфорду.

«Виды электромагнитных волн» — Спектр электромагнитных волн. Рентгеновское излучение. Инфракрасное излучение. Применение видимого света. Применение низкочастотного излучения. Низкочастотные волны. Радиоволны. Применение гамма-излучения. Применение ультрафиолетового излучения. Виды электромагнитных волн. Ультрафиолетовое излучение. Сверхвысокочастотные излучения. Применение инфракрасного излучения. Видимый свет. Применение СВЧ излучения.

Всего в теме «Физика 11 класс» 108 презентаций

Метапредметные: овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний о характеристиках частиц (по фотографиям треков частиц), регулятивными УУД на примерах выдвижения гипотезы о том, что в состав атомных ядер всех химических элементов входит ядро атома водорода; научиться монологической и диалогической речи.

Цель урока. Закрепить знания учащихся о строении ядра атома, методах регистрации частиц; изучить частицы, входящие в состав ядра атома (нуклоны) — протоны и нейтроны — и их характеристики.

Демонстрации. Фотография треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона (по рис. 161 учебника).

Содержание нового материала. Выбивание альфа-частицами протонов из ядер атомов азота. Наблюдение по фотографиям образовавшихся в камере Вильсона треков частиц, участвовавших в ядерной реакции. Открытие и свойства нейтрона.

Закрепление материала. Вопросы после § 55.

Домашнее задание. § 55. Упражнение 47.

Планируемые результаты обучения

Метапредметные: овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний о характеристиках частиц (по фотографиям треков частиц), регулятивными УУД на примерах выдвижения гипотезы о том, что в состав атомных ядер всех химических элементов входит ядро атома водорода; научиться монологической и диалогической речи.

Личностные: сформировать познавательный интерес и творческую инициативу, самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений по изучению характеристик частиц по фотографиям треков, полученных в камере Вильсона, ценностное отношение друг к другу, к учителю, к результатам обучения; уметь использовать экспериментальный метод исследования, самостоятельно принимать решения, обосновывать и оценивать результаты своих действий, развивать инициативу; работать в группе (парами).

Общие предметные: развивать теоретическое мышление на основе умений определять характеристики частиц по фотографиям их треков, полученным в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле; докладывать о результатах исследования; кратко и четко отвечать на вопросы после параграфа.

Частные предметные: применять законы сохранения массового числа и заряда для записи уравнений ядерных реакций.

Урок можно начать с проверочной работы “Истинно или ложно” по материалу § 54 “Экспериментальные методы исследования частиц”, рассчитанной на 10 мин. В ходе выполнения проверочной работы учащимся следует установить, истинным или ложным является высказывание, продиктованное учителем. Для этого они чертят в своей тетради квадрат со стороной 3 см и разбивают его на 9 квадратиков, проставив номера от 1 до 9.

Затем учитель диктует 9 утверждений (дважды каждое предложение). Учащиеся на слух определяют, истинное оно или ложное. Если высказывание ложное, то его номер в квадрате надо перечеркнуть, если истинное, то не перечеркивать.

1. Счетчик Гейгера — это разновидность камеры Вильсона.

2. Счетчик Гейгера применяется для автоматического счета электронов.

3. Рабочим веществом в камере Вильсона является жидкий водород или пропан.

4. Рабочим веществом в пузырьковой камере являются перегретые пары воды или спирта.

5. Если поместить камеру Вильсона в магнитное поле, то траектории заряженных частиц искривляются.

6. Если поместить камеру Вильсона в магнитное поле, то траектории незаряженных (нейтральных) частиц искривляются.

7. Трек частицы в пузырьковой камере — это видимый след пролетевшей частицы, состоящий из капелек воды или спирта.

8. При быстром движении поршня вниз находящиеся в камере Вильсона воздух и пары жидкостей расширяются, их внутренняя энергия увеличивается, а температура повышается.

9. Пузырьковая камера обладает большим быстродействием по сравнению с камерой Вильсона.

После выполнения проверочной работы “Истинно или ложно” учащиеся самостоятельно проверяют ее и оценивают, поменявшись тетрадями с соседом по парте: пять или шесть правильных ответов — 3, семь или восемь правильных ответов — 4, девять правильных ответов — 5. Для проверки работы они могут использовать конспект прошлого урока, записанный в рабочей тетради. Затем учащиеся вместе с учителем сверяют и обсуждают ответы.

Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов, но существуют модели, пригодные и для регистрации γ-квантов.

Для дальнейшего развития ядерной физики (в частности, для исследования строения атомных ядер) необходимы были специальные устройства, с помощью которых можно было бы регистрировать ядра и различные частицы, а также изучать их взаимодействия.

Один из известных вам методов регистрации частиц — метод сцинтилляций — не даёт необходимой точности, так как результат подсчёта вспышек на экране в большой степени зависит от остроты зрения наблюдателя. Кроме того, длительное наблюдение оказывается невозможным, так как глаз быстро устаёт.

Более совершенным прибором для регистрации частиц является так называемый счётчик Гейгера, изобретённый в 1908 г. немецким физиком Гансом Гейгером.

Пока газ не ионизирован, ток в электрической цепи источника напряжения отсутствует. Если же в трубку сквозь её стенки влетает какая-нибудь частица, способная ионизировать атомы газа, то в трубке образуется некоторое количество электрон-ионных пар. Электроны и ионы начинают двигаться к соответствующим электродам.

Поскольку сопротивление R очень велико (порядка 10 9 Ом), то в момент протекания тока основная доля напряжения источника падает именно на нём, в результате чего напряжение между катодом и анодом резко уменьшается и разряд автоматически прекращается (так как это напряжение становится недостаточным для образования новых поколений электронн- ионных пар). Прибор готов к регистрации следующей частицы.

Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов, но существуют модели, пригодные и для регистрации γ-квантов.

Счётчик позволяет только регистрировать тот факт, что через него пролетает частица.

Гораздо бо́льшие возможности для изучения микромира даёт прибор, изобретённый шотландским физиком Чарлзом Вильсоном в 1912 г. и называемый камера Вильсона.

Камера Вильсона (рис. 160) состоит из невысокого стеклянного цилиндра СС со стеклянной крышкой LL (на рисунке цилиндр показан в разрезе). Внутри цилиндра может двигаться поршень Р. На дне камеры находится чёрная ткань FF. Благодаря тому что ткань увлажнена смесью воды с этиловым спиртом, воздух в камере насыщен парами этих жидкостей.

При быстром движении поршня вниз находящиеся в камере воздух и пары́ жидкостей расширяются, их внутренняя энергия уменьшается, температура понижается.

В обычных условиях это вызвало бы конденсацию паров (появление тумана). Однако в камере Вильсона этого не происходит, так как из неё предварительно удаляются так называемые ядра конденсации (пылинки, ионы и пр.). Поэтому в данном случае при понижении температуры в камере пары́ жидкостей становятся пересыщенными, т. е. переходят в крайне неустойчивое состояние, при котором они будут легко конденсироваться на любых образующихся в камере ядрах конденсации, например на ионах.

Если поместить камеру Вильсона в магнитное поле, то траектории заряженных частиц искривляются. По направлению изгиба следа можно судить о знаке заряда частицы, а по радиусу кривизны определять её массу, энергию, заряд.

Треки существуют в камере недолго, так как воздух нагревается, получая тепло от стенок камеры, и капельки испаряются. Чтобы получить новые следы, необходимо удалить имеющиеся ионы с помощью электрического поля, сжать воздух поршнем, выждать, пока воздух в камере, нагревшийся при сжатии, охладится, и произвести новое расширение.

Обычно треки частиц в камере Вильсона не только наблюдают, но и фотографируют. При этом камеру освещают сбоку мощным пучком световых лучей, как показано на рисунке 160.

С помощью камеры Вильсона был сделан ряд важнейших открытий в области ядерной физики и физики элементарных частиц.

Одной из разновидностей камеры Вильсона является изобретённая в 1952 г. пузырьковая камера. Она действует примерно по тому же принципу, что и камера Вильсона, но вместо пересыщенного пара в ней используется перегретая выше точки кипения жидкость (например, жидкий водород). При движении в этой жидкости заряженной частицы вдоль её траектории образуется ряд пузырьков пара. Пузырьковая камера обладает большим быстродействием по сравнению с камерой Вильсона.

r=0,1*pi*0,02^2 / 0,001= 0,125664 ом = 0,126 ом

виток радиусом r=2 см=0,02 м находиться в магнитном поле индукции в=0,1 тл. плоскость витка перпендикулярна линиям поля cos(a)=1. каково сопротивление r витка, если при исчезновении поля

по витку протекает количество электричества q= 0,001 кл ?

∆ф=∆b*scosa-поток вектора магнитной индукции

r=0,1*pi*0,02^2 / 0,001= 0,125664 ом = 0,126 ом

ответ: сила тока равна 5,5а,

а напряжение на зажимах каждой лампочки- 12,2 в