Конспект к параграфу 54

Сцинтилляционный счётчик

Радиоактивные частицы, попадая на экран, покрытый сернистым цинком, вызывают свечение (вспышку), счетчик регистрирует частоту и число вспышек. Этот счетчик использовал в своем опыте Резерфорд.

Газоразрядный счётчик Гейгера

Состоит из металлического цилиндра, являющегося катодом (т.е. отрицательно заряженным электродом), и натянутой вдоль его оси тонкой проволоки – анода (положительный электрод). Катод и анод через сопротивление R присоединены к источнику высокого напряжения, благодаря чему в пространстве между электродами возникает сильное эл. поле. Оба электрода помещают в герметичную стеклянную трубку, заполненную разряженным газом.

Когда в трубку сквозь стенку электронной цепи влетает частица, ионизирующая атомы газа, в трубке образуется некоторое количество электрон-ионных пар. Электроны и ионы движутся к соответствующим электродам.

Если напряженность электронного поля достаточно велика, то электроны на длине свободного пробега приобретают большую энергию и тоже ионизируют атомы газа, образуя новое поколение ионов и электронов. В трубке образуется так называемая электронно-ионная лавина, затем происходит кратковременное и резкое возрастание силы тока в цепи и напряжения на сопротивлении R. Этот импульс напряжение регистрируется спец. устройством.

Т.к. сопротивление R очень велико, то в момент протекания тока основная доля напряжения источника падает именно на нем, и напряжение между катодом и анодом резко уменьшается и разряд автоматически прекращается.

Счетчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов.

Камера Вильсона

Состоит из невысокого стеклянного цилиндра со стеклянной крышкой. Внутри цилиндра может двигаться поршень P. На дне камеры находится черная ткань. 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 пары жидкостей расширяются, их внутренняя энергия уменьшается, температура понижается.

В обычных условиях это вызвало бы конденсацию паров. Однако в камере Вильсона этого не происходит, т.к. из нее предварительно удаляются так называемые ядра конденсации (пылинки, ионы и пр.). Поэтому в данном случае при понижении температуры в камере пары жидкостей становятся перенасыщенными.

Частицы впускаются в камеру через тонкое окошко (иногда источник частик помещают внутри камеры). Пролетая с большой скоростью через газ, частицы создают на своем пути ионы, становящиеся ядрами конденсации, на которых пары жидкостей конденсируются в виде маленьких капелек (водяной пар конденсируется на отрицательных ионах, пар  этилового спирта – на положительных). Вдоль всего пути частицы возникает тонкий след из капелек (трек), и ее траектория движения становится видимой.

Обычно треки частиц не только наблюдают, но и фотографируют.

Трек – видимый след, оставляемый заряженной частицей (или атомным ядром) в веществе детектора частиц и воспроизводящий траекторию её движения.

Например, счетчик Гейгера только регистрирует наличие частицы, камера Вильсона регистрирует наличие, определяется траектория движения по треку и даже можно определить заряд частицы.

Пузырьковая камера

Она действует примерно по тому же принципу, что и камера Вильсона, но вместо насыщенного пара в ней используется перегретая выше точки кипения жидкость (например, жидкий водород). При движении в этой жидкости заряженной частицы вдоль ее траектории образуется ряд пузырьков пара.

Преимущества и отличия перед камерой Вильсона: в пузырьковой камере вместо перенасыщенного пара используется перегретая выше точки кипения жидкость. При движении в этой жидкости заряженной частицы вдоль траектории образуется ряд пузырьков. Пузырьковая камера обладает большим быстродействием по сравнению с камерой Вильсона.

§55

Обозначение протона:

Ядро атома водорода, с массой, приблизительно равно 1 а.е.м. (точнее, 1,0072765 а.е.м.) и положительным зарядом, равным модулю заряда электрона. Также обознается как.

Обозначение нейтрона:

Масса нейтрона равна 1,0086649 а.е.м. Во многих случаях массу нейтрона считают равной 1 а.е.м. Нуль внизу обозначает отсутствие электрического заряда.