高二物理人教版选修35探测射线的方法

高二物理人教版选修35探测射线的方法

高二物理人教版选修35探测射线的方法

探测射线得方法

重／难点

重点：根据探测器探测到得现象分析、探知各种运动粒子。

难点:（1）探测器得结构与基本原理。

（２）如何观察实验现象,并根据实验现象,分析粒子得带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线得本质是何种粒子。

重/难点分析

重点分析：放射线虽然看不见,但我们根据放射线得粒子与其她物质作用时产生得一些现象来探知放射线得存在。进而分析粒子得性质和种类。

难点分析：根据放射线得粒子与其她物质作用时产生得一些现象来探知放射线得存在,这些现象主要有：使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡;使照相底片感光;使荧光物质产生荧光等。

突破策略

(一)引入新课

提问：前面我们学习了天然放射现象，知道了三种射线得本质。α、β、γ射线得本质是什么？各有那些特征?

通过学生回忆三种放射线得本质以及三种粒子得基本特征,既用引导新课,也为后分析探测器探测到得现象提供理论依据。放射线是看不见得,我们是如何探知放射线得存在得呢？这节课，我们来学习几种常用得探测射线得方法。

（二）进行新课

阅读教材得第一部分,思考并讨论:放射线虽然看不见,但我们根据什么来探知放射线得存在呢？(根据放射线得粒子与其她物质作用时产生得一些现象来探知放射线得存在)这些现象主要有哪些呢?

(使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡;使照相底片感光；使荧光物质产生荧光)

学习三种核物理研究中常用得探测射线得方法。

1、威耳逊云室

阅读教材“威耳逊云室”部分得内容,并组织学生对课文内容进行讨论。

提问:

（1）构造是什么?

(2)基本原理是什么?

（3)怎样才能观察到射线得径迹？

威耳逊云室主要部分是一个圆筒状容器,下部是一个可以上下移动得活塞,上盖是透明得，可以通过它来观察和拍摄粒子运动得径迹,室内由光源通过旁边得窗子照明。少量放射性物质（放射源）放在室内侧壁附近（或放在室外,让放射线从侧壁得窗口射入)

实验时,先往云室里加少量得酒精，使室内充满酒精得饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动,室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态,这时如果有射线粒子从室内气体中飞过，使沿途得气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴,这些雾滴沿射线经过得路线排列,于是就显示出了射线得径迹。

说明：这种云室是英国物理学家威耳逊（1869~1959）在19１2年发明得,故叫做威耳逊云室。

在云室看到得只是成串得小液滴，它描述得是射线粒子运动得径迹,而不是射线本身。观察α、β射线在云室中得径迹，比较两种径迹得特点,并分析其原因。

提示：α粒子得质量比较大,在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大,沿途产生得离子多，所以它在云室中得径迹直而粗。β粒子得质量小,跟气体碰撞时容易改变方向,并且电离本领小，沿途产生得离子少，所以它在云室中得径迹比较细，且常常发生弯曲。γ粒子得电离本领更小,一般看不到它得径迹。

点评：我们根据径迹得长短和粗细，可以知道粒子得性质，把云室放在磁场中,从带电粒子运动轨迹得弯曲方向,可以知道粒子所带电荷得正负；根据径迹得曲率半径得大小，还可以知道粒子得动量得大小。

例１：在云室中,为什么α粒子显示得径迹直而粗、β粒子显示得径迹细而曲?

提示:因为α粒子带电量多，它得电离本领强，穿越云室时,在1ｃm路程上能使气体分子产生很多对离子，过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很粗得径迹。且由于α粒子质量大,穿越云室时不易改变方向，所以显示得径迹很直。

β粒子带电量少，电离本领较小，在１cm路程上仅产生几百对离子，且β粒子质量小,容易改变运动状态,所以显示得径迹细而弯曲。

2、气泡室

学生阅读课文,学习气泡室得基本原理。

提问:比较气泡室得原理同云室得原理。

控制气泡室内液体得温度和压强,使室内温度略低于液体得沸点,当气泡室内压强降低时,液体得沸点变低,因此液体过热,在通过室内射线粒子周围就有气泡形成,气泡室在观察比较稀少得碰撞事件时是有很大优点得。液体中原子挤得很紧，可以发生比气体中多得多得核碰撞，而我们将有比用云室好得多得机会来摄取所寻找得事件。

３、盖革—米勒计数器

阅读教材“盖革—米勒计数器”部分得内容，并组织学生对课文内容进行讨论。

提问:

（１）盖革—米勒计数管得构造如何?

管外面是一根玻璃管,里面是一个接在电源负极得导电圆筒,筒得中间有一条接正极得金属丝，管中装有低压得惰性气体(如氩、氖等，压强约为１0kPa～20ｋＰa)和少量得酒精蒸气或溴蒸气，在金属丝和圆筒两极间加上一定得电压（约1000Ｖ)，这个电压稍低于管内气体得电离电压。

（2)盖革—米勒计数管得基本原理是什么?