Презентация "Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц" 11 класс скачать бесплатно

Презентация "Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц" 11 класс


Подписи к слайдам:
автор – составитель: учитель физики Ростенко Н.В., «отличник профтехобразования».

автор – составитель: учитель физики Ростенко Н.В., «отличник профтехобразования».

  • Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц.
  • 12 класс.

Цель урока:

  • Объяснить учащимся устройство и принцип действия установок для регистрации и изучения элементарных частиц.

«Ничего не надо бояться – Надо лишь понять неизвестное». Мария Кюри.

Актуализация опорных знаний:

  • Что такое «атом» ?
  • Каковы его размеры?
  • Какую модель атома предложил Томсон ?
  • Какую модель атома предложил Резерфорд?
  • Почему модель Резерфорда назвали «Планетарной моделью строения атома»?
  • Каково строение атомного ядра?

Тема урока:

  • Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц.

  • Атом – «неделимый» (Демокрит).
  • Молекула
  • вещество
  • микромир
  • макромир
  • мегамир
  • Классическая физика
  • Квантовая физика

Как изучать и наблюдать микромир?

  • Проблема!
  • Проблема!

Проблема:

  • Мы начинаем с вами изучать физику атомного ядра, рассмотрим их различные превращения и ядерных (радиоактивных) излучений. Эта область знаний имеет большое научное и практическое значение.
  • Многообразные применения в науке, медицине, технике, сельском хозяйстве получили радиоактивные разновидности атомных ядер.
  • Сегодня мы рассмотрим устройства и методы регистрации, которые позволяют обнаружить микрочастицы, изучить их столкновения и превращения, т е. дают всю информацию о микромире, а на основе этого и о мерах защиты от облучения.
  • Они дают нам информацию о поведении и характеристиках частиц: знак и величину электрического заряда, массу этих частиц, её скорость, энергию и т.д. С помощью регистрирующих приборов учёные смогли получить знания о «микромире».

Регистрирующий прибор – это 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.

  • Регистрирующий прибор – это 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 много разнообразных методов регистрации частиц.

  • Счётчик Гейгера
  • Камера Вильсона
  • Пузырьковая камера
  • Фотографические
  • эмульсии
  • Сцинтилляционный
  • метод
  • Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц
  • Искровая камера
  • В зависимости от целей эксперимента и условий, в которых он проводиться, применяются те или иные регистрирующие устройства, отличающиеся друг от друга по основным характеристикам.

В ходе изучения материала вы заполните таблицу.

  • Название метода
  • Принцип действия
  • Достоинства,
  • Недостатки
  • Назначение данного прибора
  • Используйте Ф – 12 класс, § 33, А.Е.Марон, Г.Я. Мякишев, Э Г Дубицкая

Счётчик Гейгера:

  • 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.
  • Устройство:
  • Назначение:
  • Достоинства: -1. компактность -2. эффективность -3. быстродействие -4. высокая точность (10ООО частиц/с).
  • анод
  • Катод.
  • Стеклянная трубка

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 - уран, Th - торий).

  • 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 - уран, Th - торий).
  • Счётчик Гейгера.

1882г. нем физик Вильгельм Гейгер.

  • 1882г. нем физик Вильгельм Гейгер.
  • Различные виды счётчиков Гейгера.

Камера Вильсона:

  • служит для наблюдения и фотографирования следов от пролета частиц (треков).
  • Назначение:
  • 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.
  • Стеклянная пластина

Изобрёл прибор в 1912 году английский физик Вильсон для наблюдения и фотографирования следов заряженных частиц. Ему в 1927 году присуждена Нобелевская премия.

  • Изобрёл прибор в 1912 году английский физик Вильсон для наблюдения и фотографирования следов заряженных частиц. Ему в 1927 году присуждена Нобелевская премия.
  • Советские физики П.Л.Капица и Д.В.Скобельцин предложили помещать камеру Вильсона в однородное магнитное поле.

Назначение:

  • 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, 1. альфа-частица дает сплошной толстый трек, 2. протон - тонкий трек, 3. электрон - пунктирный трек.

  • Различные виды камер Вильсона и фотографии треков частиц.

Пузырьковая камера:

  • Вариант камеры Вильсона.
  • При резком понижении поршня жидкость, находящаяся под высоким давлением, переходит в перегретое состояние. При быстром движении частицы по следу образуются пузырьки пара, т. е. жидкость закипает, виден трек.
  • Преимущества перед камерой Вильсона: - 1. большая плотность среды, следовательно короткие треки - 2. частицы застревают в камере и можно проводить дальнейшее наблюдение частиц -3. большее быстродействие.
  • 1952 год. Д.Глейзер.

  • Различные виды пузырьковой камеры и фотографии треков частиц.

Метод толстослойных фотоэмульсий:

  • 20-е г.г. Л.В.Мысовский, А.П.Жданов.
  • - 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 (бромида серебра) 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.

метод имеет такие преимущества:

  • метод имеет такие преимущества:
  • 1.    Им можно регистрировать траектории всех частиц, пролетевших сквозь фотопластинку за время наблюдения.
  • 2.     Фотопластинка всегда готова для применения, (эмульсия не требует процедур, которые приводили бы ее в рабочее состояние).
  • 3.     Эмульсия обладает большой тормозящей способностью, обусловленной большой плотностью.
  • 4.     Он дает неисчезающий след частицы,  которую потом можно, тщательно изучать.

Недостатки метода: 1. длительность и 2. сложность химической обработки фотопластинок и 3. главное — много времени требуется для рассмотрения каждой пластинки в сильном микроскопе.

  • Недостатки метода: 1. длительность и 2. сложность химической обработки фотопластинок и 3. главное — много времени требуется для рассмотрения каждой пластинки в сильном микроскопе.

Сцинтилляционный метод

  • В этом методе (Резерфорда) для регистрации используются кристаллы. Прибор состоит из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя и электронной системы.
  • 1
  • nv
  • nv
  • 2
  • 3
  • e
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7

«Методы регистрации заряженных частиц». (видеоролик).

Методы регистрации частиц:

  • Метод сцинтилляций
  • Метод ударной ионизации
  • Конденсация пара на ионах
  • Метод толстослойных фотоэмульсий
  • Частицы, попадающие на экран, покрытый специальным слоем, вызывают вспышки, которые можно наблюдать с помощью микроскопа.
  • Газоразрядный счётчик Гейгера
  • Камера Вильсона и пузырьковая камера
  • Ионизирует поверхность фотоэмульсий
  • Повторим:

Рефлексия:

  • 1. Какую тему урока мы сегодня изучали?
  • 2 Какую цели мы поставили перед изучением темы?
  • 3. Мы с вами достигли поставленной цели?
  • 4. В чём смысл девиза, который мы взяли к уроку нашему?
  • 5. Вам тема урока понятна, для чего мы с ней знакомились?

Итог урока:

  • 1. Проверяем вместе вашу работу по таблице, оцениваем вместе, ставим оценку, учитывая вашу работу на уроке.

Используемая литература:

  • 1. интернет – ресурсы.
  • 2. Ф -12 кл,А.Е.Мякишев, Г.Я.Мякишев, Э.Г.Дубицкая.