Это отношение является важнейшей характеристикой частицы и позволяет «идентифицировать» частицу, т.е. отождествить ее с известной частицей

Треки частиц в камере Вильсона Треки протонов

Работа проводится с готовой фотографией треков двух заряженных частиц (один принадлежит протону, другой частице, которую надо идентифицировать). Идентификация неизвестной частицы осуществляется путем сравнения ее удельного заряда q/m с удельным зарядом протона. Отношение удельных зарядов обратно пропорционально отношению радиусов треков:

Для измерения радиуса кривизны трека вычерчивают две хорды и восстанавливают к ним перпендикуляры из центров хорд. Центр окружности лежит на пересечении этих перпендикуляров.

Ход работы:

1. Рассмотрите принцип действия камеры Вильсона на рисунке.

2. Ознакомьтесь с фотографией треков двух заряженных частиц. (Трек I принадлежит протону,трек II– частице, которую надо идентифицировать).

3. Измерить радиусы кривизны треков,на их начальных участках (см. рис. 1).

4. Определите знак электрического заряда неизвестной частицы на фотографии.

5. Сравните удельные заряды неизвестной частицы и протона.

6. Все полученные результаты занесите в таблицу

R1, м

R2, м

7. Идентифицировать частицу по результатам измерений.

Материал для справок: Удельный заряд электрона:

Удельный заряд протона:

Удельный заряд альфа-частицы:

8.На фотографии (рис.2) запечатлены треки частиц, полученных при распаде атомных ядер (так называемые “звёзды” распада), в камере Вильсона. Распады ядер вызваны действием нейтронов с энергией 90 МэВ, двигавшихся в направлении, указанном стрелкой. На снимке видны три “звезды” распада и полный пробег одного протона с начальной кинетической энергией 1,8 МэВ. Камера помещена в однородное магнитное поле с индукцией 1,3 Тл, направленное перпендикулярно фотографии.

Задание 1. А)Рассмотрите трек и определите направление движения протона.

Б)Вычислите по известной энергии протона радиус окружности на начальном этапе его движения.

В)Измерьте одним из способов радиус окружности на начальном этапе движения протона. Сделайте вывод о правомерности его использования.

Г)Почему кривизна трека протона меняется к концу движения? Подтвердите предположение расчётом.

Задание 2. А)Определите направление силовых линий магнитного поля. Почему протон в однородном магнитном поле движется по дуге окружности, а следы других частиц искривлены?

Б)Укажите причины, по которым толщина и кривизна трека частиц увеличиваются к концу пробега.

В)Измерьте одним из способов радиусы кривизны трека протона на начальном и конечном этапах движения и вычислите его импульс в начале и конце пути. Каково изменение импульса протона? Подтверждает ли полученный результат ваше предположение? Г)Как по трекам частиц, образующим звезду распада, можно идентифицировать ядро распада? Какие законы следует применять?

Д)Какое ядро распалось в точке в под действием нейтронов, если из центра звезды исходят следы четырёх α– частиц? Почему треки 1 и 2 имеют разную длину и толщину?

10. Запишите вывод.

Рис. 2

Контрольные вопросы

Оценка «3»

1. Почему -частицы оставляют в камере Вильсона хорошо видимые треки в виде полосок тумана?

Что можно сказать о длине треков -частиц, их толщине, направлении? Почему к концу пробега в камере Вильсона трек частицы становится толще?

2. Как называется сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нем заряженную частицу? Как она направлена?

3. Как влияет магнитное поле на движение заряженной частицы?

4. Укажите причину, по которой радиус кривизны трека частицы уменьшается к концу ее пробега. Как зависит кривизна траектории заряженной частицы в магнитном поле от: а) ее заряда; б) скорости движения; в) индукции магнитного поля?

Дата добавления: 2015-05-06