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威爾遜云室（威爾遜發(fā)明的核輻射探測(cè)器）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-16

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威爾遜云室

威爾遜發(fā)明的核輻射探測(cè)器

1927年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

當(dāng)時(shí)盧瑟福等一些青年科學(xué)家都是劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的研究生，威爾遜經(jīng)常和他們一起參加茶余飯后的討論。1894年，威爾遜在英國第一高峰蘇格蘭的本內(nèi)維斯峰的天文臺(tái)度過了幾個(gè)星期的時(shí)間。在那里，他看到了陽光返照云彩的奇景，使他想在實(shí)驗(yàn)室中再現(xiàn)它們，這就使他走上了發(fā)明云室的道路。

基本信息

中文名	威爾遜云室
外文名	Wilson cloud chamber
相關(guān)文獻(xiàn)	《雨云電學(xué)原理》
成就	云室
學(xué)科	物理學(xué)
相關(guān)人物	查爾斯·湯姆遜·里斯·威爾遜

收起

簡介

威爾遜云室

查爾斯·湯姆遜·里斯·威爾遜(Charles　Thomson　Rees　Wilson)1869年2月14日生于英國蘇格蘭愛丁堡附近的格倫科西，父親在蘇格蘭因試驗(yàn)?zāi)裂蜣r(nóng)場而很有名。威爾遜1892年畢業(yè)于劍橋大學(xué)西得尼·薩賽克斯學(xué)院，后在劍橋大學(xué)一面做實(shí)驗(yàn)研究，一面當(dāng)醫(yī)學(xué)系的實(shí)驗(yàn)演示員。

設(shè)計(jì)形成

1895年，他設(shè)計(jì)了一套設(shè)備，使水蒸氣冷凝來形成云霧。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為，要使水蒸氣凝結(jié)，每顆霧珠必須有一個(gè)塵埃為核心。威爾遜仔細(xì)除去儀器中的塵埃后發(fā)現(xiàn)，無需塵埃，而用X射線照射云室時(shí)，云霧立即出現(xiàn)，這證明凝聚現(xiàn)象是以離子為中心出現(xiàn)的。經(jīng)過四年研究，他總結(jié)出，當(dāng)無塵空氣的體積膨脹比為1.25時(shí)，負(fù)離子開始成為凝聚核心；當(dāng)膨脹比為1.28時(shí)，負(fù)離子全部成為凝聚核心。對(duì)于正離子來說，膨脹比為1.31時(shí)開始成為凝聚核心，膨脹比為1.35時(shí)全部成為凝聚核心。另一方面，他還指出，離子的電荷對(duì)水蒸氣分子產(chǎn)生作用力，有助于霧珠的擴(kuò)大。1912年，威爾遜為云室增設(shè)了拍攝帶電粒子徑跡的照相設(shè)備，使它成為研究射線的重要儀器。用這個(gè)云室拍攝了α粒子的圖象。

獲獎(jiǎng)

1927年，威爾遜因發(fā)明云室而與康普頓同獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

威爾遜還研制了靈敏靜電計(jì)，用拴住的氣球升到不同高度測(cè)量大氣中的電場，發(fā)現(xiàn)在晴朗的天空中，總存在方向指向地面的電場，電位梯度為100V/m～200V/m，整個(gè)地球的負(fù)電荷總量約為

。威爾遜從他的云室研究中知道負(fù)電荷核心聚集的水滴較大，他認(rèn)為雨云一定是頂部帶正電，底部帶負(fù)電的，因此雨水落下來使地球帶負(fù)電。

1959年11月15日，威爾遜在蘇格蘭卡洛普斯去世，終年90歲。1956年，當(dāng)他87歲時(shí)，他作為英國皇家學(xué)會(huì)年紀(jì)最大會(huì)員，還向?qū)W會(huì)遞交了最后一篇論文《雨云電學(xué)原理》。

選自

：《物理教師手冊(cè)》

云室

cloud chamber

早期的核輻射探測(cè)器，也是最早的帶電粒子徑跡探測(cè)器。1896年由C.T.R.威爾遜發(fā)明，又稱威爾C.T.R.威爾遜改進(jìn)過的云室(1912)威爾遜云室。利用純凈的蒸氣絕熱膨脹，溫度降低達(dá)到過飽和狀態(tài)，這時(shí)帶電粒子射入，在經(jīng)過的路徑產(chǎn)生離子，過飽和氣以離子為核心凝結(jié)成小液滴，從而顯示出粒子的徑跡，可通過照相拍攝下來。云室中的氣體大多是空氣或氬氣，蒸氣大多是乙醇或甲醇。根據(jù)徑跡上小液滴的密度或徑跡的長度可測(cè)定粒子的速度；將云室和磁場聯(lián)用，根據(jù)徑跡的曲率和彎曲方向可測(cè)量粒子的動(dòng)量和電性，從而可確定粒子的性質(zhì)。在歷史上，云室對(duì)粒子物理起過重大作用，曾用它發(fā)現(xiàn)了e+、μ-、Κ+0和Λ、Ξ-等粒子。

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