вивчен.треків зарядж. част. за фотографіям.

Рівненський навчально-виховний комплекс №12

Рівненський навчально-виховний комплекс №12

Рівненської міської ради

Кабінет фізики

Інструкція до роботи лабораторного практикуму

«Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями»

Рівне-2013

Тема. Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями.

Мета. Визначити напрям векторі індукції магнітного поля, виміряти радіуси кривизни треків, обчислити відношення заряду частинки до її маси.

Обладнання. Фотографії з треками заряджених частинок, довідник з фізики, лінійка.

Теоретичні відомості

Повторити з підручника «Фізика-11» §54 «Елементарні частинки, їх класифікація та характеристика.»

Щоб уміти «прочитати» фотографію треків частинок, необхідно знати, що:

За інших однакових умов, трек товщий у тієї частинки, яка має більший заряд. Наприклад, за однакових швидкостей трек альфа-частинки товщий, ніж трек протона і електрона.

Якщо частинки мають однакові заряди, то трек товщий у тієї, яка має меншу швидкість, рухається повільніше. Звідси очевидно, що під кінець руху трек частинки товщий, ніж на початку, оскільки швидкість частинки зменшується внаслідок втрати енергії на іонізацію атомів середовища.

Пробіг частинки залежить від її енергії і від густини середовища.

За допомогою камери Вільсона спостерігають і фотографують треки (сліди) рухомих заряджених частинок. Трек частинки є ланцюжком з мікроскопічних крапельок води або спирту, перенасиченої пари цих рідин, що утворилися внаслідок конденсації на йонах. Йони ж утворюються внаслідок взаємодії зарядженої частинки з атомами і молекулами пари і газів, що знаходяться в камері.

Якщо камера Вільсона поміщена в магнітне поле, то на рухомі в ній заряджені частинки діє сила Лоренца, яка дорівнює (для випадку, коли швидкість частинки перпендикулярна до ліній поля):

,

де q - заряд частинки; v — швидкість її руху; В — індукція магнітного поля. Правило лівої руки дозволяє показати, що сила Лоренца напрямлена завжди перпендикулярно до швидкості частинки і, отже, є доцентровою силою:

,

де m – маса частинки; R — радіус кривизни її трека.

Звідси .

Якщо частинка має швидкість набагато меншу, ніж швидкість світла (тобто частинка не релятивістська), то співвідношення між значенням її кінетичної енергії і радіусом кривизни має вигляд

.

На фотографії видно треки ядер легких елементів (останні 22 см їх пробігу). Ядра рухались в магнітному полі, індукція якого 2,17 Тл, напрямленому перпендикулярно до фотографії. Початкові швидкості всіх ядер однакові і перпендикулярні до ліній поля.

Хід роботи

Визначте напрям вектора індукції магнітного поля. Поясність, чому траєкторіями частино є дуги кіл. Яка причина відмінності в кривизні траєкторій різних ядер? Чому кривизна кожної траєкторії змінюється від початку до кінця пробігу частинки.

Поясніть причини відмінності в товщині треків різних ядер. Чому трек кожної частинки товстіший наприкінці пробігу, ніж на його початку?

Виміряйте радіуси кривизни трека частинки І приблизно на початку і наприкінці пробігу і визначте, на скільки змінилась енергія частинки за час пробігу, якщо відомо, що частинка І ідентифікована як протон.

Виміряйте радіус кривизни трека частинки III на початку її пробігу. Знаючи, що початкова швидкість цієї частинки дорівнює початковий швидкості протона (нижній трек), обчисліть для частинки III відношення заряду до маси. За отриманими значеннями визначте, ядром якого елемента є ця частинка.

Решта треків належать ядрам дейтерію і тритію. Якому саме ядру належить трек II і трек IV?

Товщина треку із частиною заряду




Предыдущий:

Следующий: