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威爾遜云室（威爾遜發(fā)明的核輻射探測器）

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)明的核輻射探測器

1927年獲諾貝爾物理學(xué)獎

當時(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維斯峰的天文臺度過(guò)了幾個(gè)星期的時(shí)間。在那里，他看到了陽(yáng)光返照云彩的奇景，使他想在實(shí)驗室中再現它們，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	《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(jiǎn)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(ài)丁堡附近的格倫科西，父親在蘇格蘭因試驗牧羊農場(chǎng)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)驗研究，一面當醫學(xué)系的實(shí)驗演示員。

設計形成

1895年，他設計了一套設備，使水蒸氣冷凝來(lái)形成云霧。當時(shí)人們認為，要使水蒸氣凝結，每顆霧珠必須有一個(gè)塵埃為核心。威爾遜仔細除去儀器中的塵埃后發(fā)現，無(wú)需塵埃，而用X射線(xiàn)照射云室時(shí)，云霧立即出現，這證明凝聚現象是以離子為中心出現的。經(jīng)過(guò)四年研究，他總結出，當無(wú)塵空氣的體積膨脹比為1.25時(shí)，負離子開(kāi)始成為凝聚核心；當膨脹比為1.28時(shí)，負離子全部成為凝聚核心。對于正離子來(lái)說(shuō)，膨脹比為1.31時(shí)開(kāi)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，離子的電荷對水蒸氣分子產(chǎn)生作用力，有助于霧珠的擴大。1912年，威爾遜為云室增設了拍攝帶電粒子徑跡的照相設備，使它成為研究射線(xiàn)的重要儀器。用這個(gè)云室拍攝了α粒子的圖象。

獲獎

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。

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

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

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，當他87歲時(shí)，他作為英國皇家學(xué)會(huì )年紀最大會(huì )員，還向學(xué)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》

云室

cloud chamber

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

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