Счетчик 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.
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)
Камера Вильсона
— 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.
Пузырьковая камера
— 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.
Домашнее задание: написать краткий конспект
Лабораторная работа № 6
Дата:____________
Тема: «Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям».
Цель: по фотографиям треков объяснить характер движения заряженных частиц.
Оборудование: фотография треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона, пузырьковой камере и фотоэмульсиях при ядерных реакциях.
Инструктаж по ТБ:
Правила техники безопасности. Прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять.
Во время проведения работы на столе не должно быть никаких посторонних предметов.
Ход работы
1. Вопросы для самоконтроля:
1) Что называют треком заряженной частицы?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
2) Какова причина возникновения треков в камере Вильсона, в пузырьковой камере, в фотоэмульсиях?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
3) Какова зависимость длины трека от энергии частицы?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
4) Как зависит толщина трека от заряда частицы и её скорости?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
5) Как изменится форма трека, если частицу поместить в магнитное поле?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
6) Как зависит радиус кривизны трека от массы, заряда и скорости частицы?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
7) Как изменяется радиус кривизны трека по мере движения частицы в магнитном поле?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
2. Рассмотрите представленные фотографии треков заряженных частиц.
На двух из четырёх фотографий (рис.1, 2, 3, 4) изображены треки частиц, движущихся в магнитном поле. Укажите, на каких именно. Ответ обоснуйте.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
  |
  |
  |
  |
3. На рис. 4 представлена фотография треков α частиц, двигавшихся в камере Вильсона. Рассмотрите фотографию и ответьте на вопросы. Ответы обоснуйте.
а) В каком направлении (слева направо или наоборот) двигались α-частицы?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
б) Длина треков частиц примерно одинакова. О чём это говорит?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
в) Как меняется толщина треков по мере движения частиц. Что из этого следует?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
4. На рис.2 представлена фотография треков α-частиц в пузырьковой камере. Чем можно объяснить искривление треков частиц на этой фотографии?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
5. На рис.1 представлена фотография треков электронов и α – частиц в пузырьковой камере, находящейся в магнитном поле. Определите по фотографии, обосновав ответы
а) Трек какой частицы имеет форму спирали?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
б) Почему трек имеет форму спирали?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
в) В каком направлении (по часовой стрелке или против движения часовой стрелки) двигался электрон?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
г) Чем объяснить то, что треки α-частиц имеют форму кривых линий, а не спирали?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
д) В каком направлении (слева направо или наоборот) двигалисьα-частицы?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
6. На рис.3 представлена фотография деления ядер азота в фотоэмульсиях. Ответьте на вопросы:
а) Чем можно объяснить то, что треки частиц на этой фотографии намного короче, чем на предыдущих?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
б) В каком направлении (слева направо или наоборот) двигались ядра азота?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Контрольные вопросы:
1. Почему в магнитном поле треки заряженных частиц искривляются?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
2. Можно ли наблюдать в камере Вильсона или пузырьковой камере треки нейтронов? Обоснуйте ответ.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
3. Как по длине трека оценить энергию заряженных частиц?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
4. Как по толщине трека оценить заряд частицы и её скорость?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
5. Как в магнитном поле будут двигаться электрон и α – частица? Чем будут отличаться их треки?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Дополнительное задание
На рисунках 5 и 6 показаны треки движения заряженных частиц в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле с индукцией В.. Рассмотрите рисунки и выполните задания.
 |
 |
| Рис. 5 | Рис. 6 |
1. На рис. 6 изображены треки электрона и α – частицы. Пользуясь правилом левой руки, определите, где трек электрона и где α – частицы. Отметьте значками эти частицы на рисунке. Стрелкой укажите направления движения частиц. Почему частицы движутся в разных направлениях? Почему треки имеют разный радиус кривизны?
Обоснуйте своё мнение: ___________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
2. На рис.5 изображены треки двух положительно заряженных частиц разной массы. Пользуясь правилом левой руки, определите направление движения частиц. Обозначьте его на рисунке стрелками. У какой из частиц больше масса? У какой из частиц больше заряд?
Обоснуйте ответы: _______________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
