越小的要求.核乳胶
优点：体积小、轻便、能将高能粒子的 径迹永久保存等。其独特的空间分辨率 用于研究极短寿命粒子，常用于高空宇 宙射线和基本粒子的研究;缺点：根据 径迹测量粒子能量时精确度较低。
相同点：原理相似，气
泡室可以看成是膨胀云室 的逆过程，但却更为简便 快捷。它和云室都可以按 人们的意志在特定的时间 回隔里靠特定的方法，以 带电粒子为核心使气体凝 结为液滴，或者使液体蒸 发形成气泡，从而留下粒 子的径迹。
实验研究表明，原子的化学性质、原子的光谱特征等主要取决与 核外电子的状况。 这可以从两个方面来理解:一方面，对同一种原子，当核外电子的 状态发生改变。则原子的上述性质也会发生相应的改变;另方面， 对于不同的原子，当核外电子的状况相同或相似时，则原子的上 述性质也相似，这也就是元素周期律的原因，也是同周期原子具 有大致相同的能级和光谱结构的原因。
气泡室
低温下工作，也可用液态碳氢有机物，如丙烷、乙醚等， 可在常温下工作），液体在特定的温度和压力下进行绝热
膨胀，由于在一定的时间间隔内(例如50ms)处于过热状态，
液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体。
在带电核子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低
能电子，因而形成离于对，这些离子在复合时会引起局部
用可以发光的材料做成荧光屏，根据荧 光屏发光的情况判断有无射线，有的荧 光材科发光的寿命很短,一旦停止激发， 发光也立即终止，这种材料是闪烁发光 材料，通常是晶体。用闪烁晶体可以探 测和记录粒子的数目。 射线在空气中，由于不断与分子碰撞， 会损失一部分动能.经过一定的距离后， 粒子由于损失了全部动能而无法继续前 进，这样，根据粒子在一定温度和压强 下的等效空气中飞行过的距离，可以测 量出粒子所具有的动能(能量)。
原子核的状态对原子上述性质的影响也是显而易见的，例如原子 光谱的超精细结构、核磁共振等现象就是核状态的表现，但是， 由于改变核的状态所需要的能量比改变核外电子状态所需要的能 量大得多，所以，在一般的低能状态下，可以不考虑原子核的影 响。
尽管对原子核的研究已经进行多年，而且，与核外电子的研究相比， 这方面所投人的人员和资金都是巨大的
则核的总自旋量了数应当为1/2或3/2，而实验发现，氘核的自旋量子数为1.
公
发现司总历程
部
1930年：波特和他的学生贝克用Po发出的α粒子复击金属破(Be)，发现会产生 一种穿适本领极强的中性射线，他们认为这是γ射线。 1932年：约里奥—居里夫妇作了进一步研究，结果发现这种射线打在石蜡上， 会发射出质子，对质子在标准空1气74 N中42He的1射98F程178O进11H行测量，可以算出质子的能量为 5.2MeV.他们认为这是由于上述射线与石蜡中的质子发生了散射，将质子打出， 就像康普顿效应中X射线将电子从石墨中打出一样。 由此他们推算出上述射线 的能量为50 MeV.这样的能量比当时已知的所有放射源所发出的γ射线的能量都 大得多。 查德威克在居里夫妇实验的基础上又进行了更仔细深入的研究。
优缺点
云室
由于云室灵敏时间短，工作效率低等原 因，目前在核物理实验中已很少应用。 但在高能物理，特别是在宇宙射线研究 中，膨胀云室仍不失为一种有用的探测 工具。
气泡室
它兼有云室和乳胶的优点。并且优点更多。它 的空间和时间分辨率高、工作循环周期短、本 底干净、径迹清晰、可反复操作。不足：扫描 和测量时间还太长，体积有限，而且甚为昂贵， 不适应现代粒子能量越来越高、作用截面越来
1898年：居里夫妇发现放射性元素钍、钋和镭。
1898年：卢瑟福发现铀和铀的化合物所发出的射线有两种不同类型:一种是易 被吸收的，他称之为a射线(alpha ray),实际上是氦的原子核;另一种有较强 的穿透能力，他称之为β射线(beta ray),实际上是电子组成的.。
1900年：法国化学家维拉尔在研究铀和镭的放射性时，又发现具有更强穿透 本领的第三种射线Y射线(Gammaray)，这是一种波长极短的电磁辐射。
公
中司总子的发现
背景
部
原子核的质子—电子模型：由于从原子中可以发出由电子组成的β射线，所以当 时人们认为原子核是由质子与电子构成的。
这个模型面临着两个问题：
一、核的大小只有fm的量级，根据量子力学的不确定关系，可以算出被束缚在核
内的电子的动能为
h2
简单的估算发现
EK min 8m 2
h2
EK min 8m 2
通常情况下会超过GeV的量级，而核中的电场不足以将能量
如此高的电子束缚在原子核内，实验上也从来没有发现能量这样高的β射线;
二、通过对原子的超精细结构光谱的分析而得到原子核的自旋，只有一个质子的
氢原子的核自旋量子数为1/2，那么对于氘核，应当是由两个质子和一个电子构成，
粒子探测器——2.粒子径迹探测器
云室(cloudchamber)
云室 气泡室
核乳胶
1.简介：云室是早期的核辐射探测器，也是最早的带电粒 了径迹探测器。1896年由英国物理学家威尔逊发明，又称 威尔逊云室，如图,云室的下底是可上下移动的活塞，上盖 是透明的。实验时，在云室内加适量酒精（大多是乙醇或 者甲醇），使其中充满酒精的饱和蒸汽，然后使活塞迅速 下移，室内气体由于迅速膨胀而降低温度，这时高能粒子 射人，在经过的路径上产生离子，过饱和气以离子为核心 凝结成小液滴，从而显示出粒子的径迹。根据径迹上小液 滴的密度或径迹的长度可测定粒子的速度；将云室和磁场 连用，根据经迹的曲率和弯曲方向可测量粒子的动量和电 性，从而可确定粒子的性质。 2.威尔逊：威尔逊为云室增设了拍摄带电粒子径迹的照相 设备，使它成为研究射线的重要仪器。1911年他首先用云 室观察到并照相记录了a和β粒子的径迹。威尔逊因为发明 云室而获得1927年诺贝尔物理学奖。 3.改进：后来布菜克特将盖革计数器与云室联合运用，当 盖革计数器探测到粒子时，就启动照相机拍摄云室的照片。 4.应用：由于云室灵敏时间短，工作效率低等原因，目前 在核物理实验中已很少应用。但在高能物理，特别是在宇 宙射线研究中，膨胀云室仍不失为一种有用的探测工具。
原子核
物理概论
制作者：褚易梦
1911~1913年
卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核 式模型，即原子是由处于中心的原子核与核外电子构 成的，原子核的体积很小，带有与核外电子等量的正 电荷。（这一模型至今被认为是正确的）
自1987年汤姆孙发现ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子并提出了原子的模型之后，对原子的试验和理论研 究就开始了······
氧即
14 7
N

4 2
He

18 9
F
17 8
O

1 1
H
布莱克特由于改进了威尔逊云室以及后来在核 物理和宇宙线领域的发现，获得了1948年诺贝 尔物理学奖。
氢离子就是氢的原子核。这是由 于α粒子将氮原子核击碎而释放 出来的。由于氢原子核是最轻的 核,所以其他原子核应当是由这 样的氢原子核组成的。卢瑟福将 氢的原子核称为质子( proton), 以符号11p表示。
如图：放射源：RaC',它所发出的α射线在标准空气中的射程是7 cm； 铝箔：一定厚度的铝箔可以等效于标准空气层的厚度，适当选取铝箔的厚度。
公
实验司总结果
部
实验测得α射线在标准氮气中的射程可达到40
cm(这是由于从氮核中打出了质子)。这表明闪
烁一定是a粒子击中氮核后产生的新粒子透过
铝箔引起的。卢瑟福又测出了它的电荷和质量，
相同点：工作物质本身
即可当做靶子。
物
质 的
在伦琴发现X射线的启发下,很多科学家试图研究和发现新射线
放
射 1896年3月：贝克勒尔发现，与双氧铀硫酸钾盐放在一起但包在黑纸中的感光
性 底版被感光了.他推测这可能是因为铀盐发出了某种未知的辐射。
1896年5月：他又发现纯铀金属板也能产生这种辐射，确认了这种射线是从 铀中发出的。居里夫妇后来将这现象称为“放射性”(radioacivity)。
粒子探测器——2.粒子径迹探测器
气泡室(bubblechamber)
云室
1.格拉塞：气泡室是探测高能带电径迹的另一种有效的手 段。1952年由格拉塞所发明.格拉塞因此获得了1960年度诺
贝尔物理学奖。
2.简介：气泡室是由一密闭容器组成（大型气泡室容积可
达20m2），容器中盛有工作液（可用液氢或液氘，需在甚
径迹照片
粒子探测器——2.粒子径迹探测器
核乳胶( nuclear emulsion)
云室 气泡室
核乳胶
1.简介：核乳胶是一种能记录单个带电粒子径迹的特制乳 胶，它由普通照相乳胶发展而来，其主要成分是溴化银微 晶体和明胶的混合物。射线能使照相乳胶感光，从而记录 下粒子在其中的径迹。 2.鲍威尔：（1）1939~ 1945年间，英国科学家鲍威尔与其 合作者提高了乳胶的灵敏度并增加了乳胶的厚度，使带电 粒子通过乳胶时产生电离，乳胶在显影后呈现的黑色晶粒， 显示出带电粒子通过乳胶时留下的径迹。（2）他们把装有 感光照片的气球放到高空中去记录宇宙射线的径迹.经过多 次实验，他们拍摄了大量的宇宙射线在不同高度穿过乳胶 的底片，并对底片中粒子留下的轨迹进行了仔细的分析。 3.测定：如果事先用一系列已知能量和类别的带电粒子人 射到核乳胶上，测得径迹长度—能量关系， 则测量任一已 知粒子径迹长度，就可以定出该粒子的能量。粒子在乳胶 中运动，同原子碰撞而多次散射。改变运动方向，径迹常 有折曲。根据改变运动方向，径迹常有折曲根据径迹颗粒 密度的大小和折曲程度，可以判别粒子种类并测定它们的 速度。中性粒子不能直接形成径迹，但是它们可以产生次 级带电粒子。通过对这些次级带电粒子径迹的测量，可以 推算中性粒子的能量和数量。
确定它是氢离子，即11H
14 7
N
4 2
He
198
F178