Информационные источники (основные учебники по предмету)
Группа № 31 ФИЗИКА 2 урока
Урок № 10
Тема: Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц
Цели: ознакомиться с устройствами, с помощью которых развивалась физика атомных ядер и элементарных частиц; необходимую информацию о процессах в микромире получили именно благодаря этим приборам.
Задачи:
- познакомиться с историей открытия явления радиоактивности и физической природой этого явления, усвоить правило смещения и научиться применять его с помощью периодической системы химических элементов;
- расширить представления о физической картине мира.
ПЛАН
1. Изучение нового материала
2. Самостоятельная работа
Проработать теоретический материал
Просмотреть видео:
https://yandex.ua/video/preview/?text=урок%20методы%20наблюдения%20и%20регистрации%20элементарных%20частиц%2011%20класс&path=wizard&parent-reqid=1634542170773652-10390591586543897507-man1-3348-aa7-man-l7-balancer-8080-BAL-7203&wiz_type=v4thumbs&filmId=12403467713875952061
Теоретический материал
Способы регистрации заряженных частиц
Сегодня кажется почти неправдоподобным, сколько открытий в физике атомного ядра было сделано с использованием природных источников радиоактивного излучения с энергией всего лишь несколько МэВ и простейших детектирующих устройств. Открыто атомное ядро, получены его размеры, впервые наблюдалась ядерная реакция, обнаружено явление радиоактивности, открыты нейтрон и протон, предсказано существование нейтрино и т.д. Основным детектором частиц долгое время была пластинка, с нанесенным на нее слоем сернистого цинка. Частицы регистрировались глазом по производимым ими в сернистом цинке вспышкам света.
|
|
|
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.
|
|
|
Регистрирующий прибор – это макроскопическая система, находящаяся в неустойчивом положении. При любом возмущении, которое вызывает пролетевшая частица, система переходит в более устойчивое положение. Процесс перехода позволяет регистрировать частицу. В настоящее время имеется много устройств, для регистрации элементарных частиц. Рассмотрим некоторые из них.
А) Газоразрядный счетчик Гейгера.
Этот прибор служит для автоматического подсчета частиц.
Устройство счетчика объяснить, используя плакат. Действие счетчика основано на ударной ионизации.
Применяется счетчик Гейгера для регистрации γ – квантов и электронов, счетчик хорошо замечает и считает почти все электроны и только один из ста γ – квант.
Тяжелые частицы счетчиком не подсчитываются. Имеются счетчики, которые работают на других принципах.
Б) Камера Вильсона.
Счетчик только подсчитывает число пролетевших частиц. Камера Вильсона, сконструированная в 1912 году, располагает оставшимся, после пролета частицы треком (след), который можно наблюдать, фотографировать, изучать.
|
|
|
Ученые называли камеру Вильсона окном в микромир.
Устройство и принцип действия камеры объяснить по плакату. Действие камеры Вильсона основано на конденсации перенасыщенного пара, который образует на ионах треки из капелек воды. По длине трека можно определить энергию частицы; по числу капелек на единицу длины трека вычисляют ее скорость; по толщине трека определяют заряд пролетевшей частицы. Поместив камеру в магнитное поле, заметили кривизну трека, которая тем больше, чем больше заряд и чем меньше масса частицы. Определив, заряд частицы и зная кривизну трека, вычисляют ее массу.
В) Пузырьковая камера.
Американский ученый Глейзер, в 1952 году, для изучения элементарных частиц создал новый тип камеры. Она была похожа на камеру Вильсона, но в ней было заменено рабочее тело; перенасыщенные пары были заменены на перегретую жидкость. Быстродвижущаяся частица, при движении по жидкости, образовывала пузырьки на ионах (так как жидкость закипала) – камеру назвали пузырьковой.
Большая плотность рабочего вещества дает преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона.
|
|
|
Пробеги частиц в пузырьковой камере короткие, а взаимодействия более сильными и часть частиц застревает в рабочем веществе. В результате появляется возможность наблюдать превращения частиц . Треки – главный источник информации о свойствах частиц.
Г) Метод толстослойных фотоэмульсий.
Ионизирующее действие заряженных частиц на эмульсию фотопластинки, используется для изучения свойств элементарных частиц наряду с пузырьковой камерой и камерой Вильсона. Заряженная частица с большой скоростью пронизывает фотоэмульсию, которая содержит кристаллы бромида серебра. Отрывая электроны, от некоторых атомов брома в фотоэмульсии появляется, скрытое изображение. Трек частицы появляется после проявления фотопластинки. По длине и толщине трека вычисляют энергию и массу частиц.
Самостоятельная работа
Ответить на вопросы
1) Что такое регистрирующий прибор?
2) Кратко описать принцип действия счетчика Гейгера; камеры Вильсона; пузырьковой камеры, метода толстослойных фотоэмульсий.
3) Какие преимущества имеет пузырьковая камера перед камерой Вильсона?
Домашнее задание: учить § 86.
Информационные источники (основные учебники по предмету)
1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций: базовый уровень. М.: Просвещение, 2016. С. 432.
Ресурсы сети Интернет
1. https://videouroki.net/video/52-metody-nablyudeniya-i-registracii-ehlementarnyh-chastic.html
2. http://class-fizika.ru/11_72.html
Ответ отправить на адрес электронной почты:
petricholga@mail.ru
Урок № 11
Тема: Ядерные реакции
Цели: сформировать знания о ядерных реакциях, искусственной радиоактивности, об энергетическом выходе ядерных реакций. Научиться применять знания при решении уравнений ядерных реакций.
ПЛАН
1. Изучение нового материала
2. Решение задач
3. Самостоятельная работа
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 36; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!