Конспект урока по физике для 11 класса «Закон радиоактивного распада.Методы регистрации элементарных частиц»

Закон радиоактивного распада. Методы регистрации элементарных частиц.
Цели урока:
Образовательная:
Способствовать усвоению знаний о методах регистрации элементарных частиц, законе радиоактивного распада;
Способствовать закреплению и повторению знаний о структуре радиоактивности.
Развивающая: способствовать формированию умения анализировать, сравнивать, обобщать факты, убежденности в знаниях в процессе применения полученных знаний в различных ситуациях при решении задач.
Воспитательная: продолжить формирование основ диалектико-материалистического мировоззрения учащихся.
Оборудование: презентация к уроку, карточки.
Ход урока
Орг.момент.
Опрос (фронтальный):
а) Что такое радиоактивность?б)Кто открыл радиоактивность?в)Каков состав радиоактивности?г)Какое излучение обладает самой большой радиоактивностью?д)Что такое ядерная реакция?е)Какой элемент образуется при альфа-распаде, бета-распаде, гамма-распаде?ж) Кто ввел правило ядерных распадов?з)Кто из ученых изучил радиоактивность
Самостоятельная работа 5-6 мин.
ВАРИАНТ 1.
1. Написать реакцию распада магния 22 12Mg .
2. Написать реакцию распада натрия 22 11Na .
-----------------------------------
ВАРИАНТ 2.
1. Написать реакцию распада урана 235 92U.
2. Написать реакцию распада плутония 239 94Pu .
-----------------------------------
ВАРИАНТ 3.
1. Написать реакцию распада радия 226 88Ra.
2. Написать реакцию распада свинца 209 82Pb.
-----------------------------------
ВАРИАНТ 4.
1. Написать реакцию распада серебра 107 47Аg.
2. Написать реакцию распада кюрия 247 96Cm .
------------------------------
ВАРИАНТ 5.
1. В результате какого радиоактивного распада натрий
22 11Na превращается в магний 22 11Mg?
2. В результате какого радиоактивного распада плутоний 23994Pu превращается в уран 235 92U?
5.Изучение нового материала.
После чего ребята сдают свои работы и мы вместе решаем один из вариантов.
Закон радиоактивного распада носит статистический характер. Вывод формулы закона N0=N2- t/Т, N0- исходное число ядер, N- число не распавшихся ядер, t- время распада,T- период полураспада. Разбор графика активности распада ȵ=N0-N/N0.
Решение задач из Рымкевича 1232,1233.
В развитии знаний о “микромире”, в частности в изучении явлений радиоактивности, исключительную роль сыграли приборы, позволяющие регистрировать ничтожное действие одной-единственной частицы атомных размеров.
В настоящее время используется много различных методов регистрации заряженных частиц . В зависимости от целей эксперимента и условий, в которых он проводится, применяются следующие методы регистрации частиц:
1. Счетчик Гейгера. (дем. слайдов)
Действие основано на ударной ионизации.
Вспомним, что такое ионизация?
Какие причины вызывают ионизацию?
Заряженная частица, пролетающая в газе, открывает у атома электрон и создает ионы и электроны. Электрическое поле между анодом и катодом ускоряет электроны до энергии, при которой начинается ударная ионизация.
Чтобы счетчик Гейгера мог регистрировать каждую попадающую в него частицу, надо своевременно прекращать лавинный разряд. Быстрое гашение разряда можно достичь примесями, добавленными к инертному газу. Положительные ионы газа, сталкиваясь с молекулами спирта, рекомбинируют в нейтральные атомы и теряют способность выбивать из катода электроны (самогасящиеся счетчики). В других счетчиках гашение разряда производят, подбирая определенное нагрузочное сопротивление с цепи счетчика: R = 109 Ом. Так, возникающий при самостоятельно разряде, прохода через резистор, вызывает на нем большое падение напряжения, что приводит к быстрому уменьшению напряжения между анодом и катодом: лавинный разряд прекращается.
На электродах восстанавливается начальное напряжение, и счетчик готов к регистрации следующей частицы. Скорость счета равна 104 частиц в секунду.
Продемонстрировать работу счетчика Гейгера.
Обратить внимание на то, что этим методом можно лишь зарегистрировать частицу, а увидеть след частицы невозможно.
2. Камера Вильсона.
Действие камеры Вильсона основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капель воды. Если в геометрическом сосуде с парами воды или спирта происходит резкое расширение газа (адиабатный процесс), температура убывает. И если в этот момент через объем камеры пролетает заряженная частица, то на своем пути она создает ионы, на которых образуются капельки сконденсировавшегося пара. Таким образом, частица составляет за собой след (трек) в виде узкой полоски тумана. Этот трек можно наблюдать или сфотографировать. По треку можно определить энергию и скорость частицы. Если поместить камеру в магнитное поле, то по искривлению трека можно определить знак заряда и его энергию, а по толщине трека - величину заряда и массу частицы.
Показать работу камеры Вильсона.
В чем преимущество этого метода перед счетчиком Гейгера?
3. Пузырьковая камера.
В 1952 г. Д. Глейзером для регистрации заряженных частиц, имеющих высокую энергию, была создана пузырьковая камера. Принцип действия ее основан на том, что в перегретом состоянии чиста жидкость, находясь под высоким давлением, не закипает при температуре выше точки кипения. Пузырьковая камера заполнена жидким водородом под высоким давлением. При резком уменьшении давления переводят жидкость в перегретое состояние. Если в это время в рабочий объем камеры попадает заряженная частица, то она образует на своем пути в жидкости цепочку ионов. В области пролета частицы жидкость закипает, появляются вдоль ее траектории мелкие пузырьки пара, которые являются треком этой частицы.
Преимущество перед камерой Вильсона: пузырьковая камера может регистрировать частицы с большей энергией, т.к. большая плотность рабочего вещества в пузырьковой камере. Кроме того, по сравнению с камерой Вильсона пузырьковая камера обладает быстродействием. Рабочий цикл равен 0,1 с.
4. Метод толстослойных фотоэмульсий.
Этот метод был разработан в 1928 г. физиками А.П. Ждановым и Л.В. Мысовским. Его сущность заключается в использовании специальных фотоэмульсий для регистрации заряженных частиц. Пролетающая сквозь фотоэмульсию быстрая заряженная частица действует на зерна бромистого серебра и образует скрытое изображение. При проявлении фотопластинки образуется трек. После исследования трека оценивается энергия и масса заряженной частицы.
Преимущество метода: с его помощью получают не исчезающие со временем следы частиц, которые могут быть тщательно изучены.
Сегодня широкое применение нашли полупроводниковые детекторы, регистрирующие ?-, ?-частицы и ?-излучения
3. Домашнее задание: § 11.5