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 (появление тумана). Однако в камере Вильсона этого не происходит, так как из неё предварительно удаляются так называемые ядра конденсации (пылинки, ионы и пр.). Поэтому в данном случае при понижении температуры в камере пары жидкостей становятся пересыщенными, т. е. переходят в крайне неустойчивое состояние, при котором они будут легко конденсироваться на любых образующихся в камере ядрах конденсации, например на ионах.
Изучаемые частицы впускаются в камеру через тонкое окошко (иногда источник частиц помещают внутри камеры). Пролетая с большой скоростью через газ, частицы создают на своём пути ионы. Эти ионы и становятся ядрами конденсации, на которых пары жидкостей конденсируются в виде маленьких капелек (водяной пар конденсируется преимущественно на отрицательных ионах, пары этилового спирта — на положительных). Вдоль всего пути частицы возникает тонкий след из капелек (трек), благодаря чему её траектория движения становится видимой.
|
|
Если поместить камеру Вильсона в магнитное поле, то траектории заряженных частиц искривляются. По направлению изгиба следа можно судить о знаке заряда частицы, а по радиусу кривизны определять её массу, энергию, заряд.
Треки существуют в камере недолго, так как воздух нагревается, получая тепло от стенок камеры, и капельки испаряются. Чтобы получить новые следы, необходимо удалить имеющиеся ионы с помощью электрического поля, сжать воздух поршнем, выждать, пока воздух в камере, нагревшийся при сжатии, охладится, и произвести новое расширение.
Обычно треки частиц в камере Вильсона не только наблюдают, но и фотографируют. При этом камеру освещают сбоку мощным пучком световых лучей, как показано на рисунке 160.
С помощью камеры Вильсона был сделан ряд важнейших открытий в области ядерной физики и физики элементарных частиц.
Одной из разновидностей камеры Вильсона является изобретённая в 1952 г. пузырьковая камера. Она действует примерно по тому же принципу, что и камера Вильсона, но вместо пересыщенного пара в ней используется перегретая выше точки кипения жидкость (например, жидкий водород). При движении в этой жидкости заряженной частицы вдоль её траектории образуется ряд пузырьков пара. Пузырьковая камера обладает большим быстродействием по сравнению с камерой Вильсона.
Вопросы
- По рисунку 159 расскажите об устройстве и принципе действия счётчика Гейгера.
- Для регистрации каких частиц применяется счётчик Гейгера?
- По рисунку 160 расскажите об устройстве и принципе действия камеры Вильсона.
- Какие характеристики частиц можно определить с помощью камеры Вильсона, помещённой в магнитное поле?
- В чём преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона? Чем отличаются эти приборы?
2 .См. образцы решения и оформления заданий на фото и по ссылке https://phys-ege.sdamgia.ru/test?theme=370
|
|
Домашнее задание:
В тетради записать: 09.04 Домашняя работа
Решить №1 Пользуясь законами сохранения массового числа и заряда, определите массовое число и заряд ядра химического элемента X, образующегося в результате следующей реакции β-распада:
где β-частица (электрон). Найдите этот элемент в таблице Д. И. Менделеева. Как он называется?
№2 Сколько электронов, протонов и нейтронов содержится в атоме железа и йода?
№3 Сколько нуклонов содержится в ядре железа и йода?
№4 Обязательно записывать ЗСМ(закон сохранения массы) и ЗСЗ(закон сохранения заряда)
ПРИСЛАТЬ ФОТО Д/ЗАДАНИЯ!