Урок 6 Пояснение: Все задания выполняем непосредственно в

Урок 6
Пояснение: Все задания выполняем непосредственно в этом документе. Готовый файл
сохраняем под именем ФамилияИмя.doc и отсылаем по адресу [email protected].
Лабораторная работа № 9
«Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям»
Цель работы: в работе требуется провести идентификацию заряженной частицы по
результатам сравнения ее трека с треком протона в камере Вильсона,
помещенной в магнитное поле.
Оборудование: Готовая фотография двух треков заряженных частиц: I трек –
протон, II – частица, которую необходимо идентифицировать.
Теоретическая часть:
Идентификация неизвестной частицы осуществляется путем сравнения её удельного заряда q/m
с удельным зарядом протона. Это можно сделать, измерив радиус кривизны треков на
начальных участков траекторий и сравнив их.
Для заряженной частицы, движущейся перпендикулярно вектору индукции магнитного поля,
можно записать:
или
.
Отсюда видно, что отношение удельных зарядов частиц равно обратному
отношению радиусов треков частиц.
Радиус трека определяется следующим образом: вычерчивают две хорды (как
на рисунке) и восстанавливают к ним в их серединах перпендикуляры. На их
пересечении лежит центр окружности. Радиусы измеряют линейкой.
Выполнение работы:
1.
Прочитайте теоретическую часть.
2.
Перейдите по ссылке:
http://www.virtulab.net/index.php?option=com_content&view=article&id=351:rezerford&catid=38:16
-&Itemid=98
3.
Рассмотрите установку для наблюдения треков заряженных
частиц при помощи камеры Вильсона. Выделяя курсором
составляющие, ознакомьтесь с их назначением. Для продолжения
работы нажмите курсором на изображение камеры Вильсона.
4.
Ознакомьтесь с устройством камеры Вильсона и посмотрите
на ее работу, двигая поршень камеры (для этого нажмите курсором на ее изображение). Для
продолжения работы нажмите на кнопку Далее.
5.
Рассмотрите фотографии треков частиц. Выделите курсором
трек номер 1.
6.
Проведите на линии трек I две хорды, для чего поставьте
курсором их крайние точки. К каждой хорде будут построены
перпендикуляры, пересечения которых определят центр окружности трека.
7.
Определите величину радиуса, установив точку пересечения
перпендикуляров. Запишите значение радиуса начального участка трека
(в примере на скриншоте берем значение R1=3,33 см).
Ваше значение: R1= ______ см
Скриншот:
8.
Аналогично определите радиус начального участка второго трека. Скриншот и значение
разместите ниже.
Ваше значение: R1= ______ см
Скриншот:
9.
Воспользовавшись формулой
, полученной в начале работы, найдите
отношение удельного заряда неизвестной частицы (оставившей трек II) к удельному заряду
протона (оставившей трек I).
Ваше значение:
=_________
10.
Сравнив полученный результат с данными, приведенными в таблице, определите, какой
именно частице принадлежит трек.
Позитрон
Тритон
Альфа-частица
Пи-мезон
1836
0,33
0,5
9
Вывод по проделанной работе: Проведя идентификацию заряженной частицы методом
сравнения ее трека с треком протона, мы определили, что данная частица является
_________________________
Дополнительные задания:
Оборудование: фотографии треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона,
пузырьковой камере и фотоэмульсии.
Пояснения: при выполнении заданий следует помнить, что:
• длина трека тем больше, чем больше энергия частицы (и чем меньше плотность
среды);
• толщина трека тем больше, чем больше заряд частицы и чем меньше ее скорость;
• при движении заряженной частицы в магнитном поле трек ее получается
искривленным, причем радиус кривизны трека тем больше, чем больше масса и
скорость частицы и чем меньше ее заряд и модуль индукции магнитного поля:
• частица двигалась от конца трека с большим радиусом кривизны к концу с меньшим
радиусом кривизны (радиус кривизны по мере движения уменьшается, так как из-за
сопротивления среды уменьшается скорость частицы).
Задания:
1. На двух из трех представленных вам фотографий (рис. 1, 2 и 3) изображены треки частиц,
движущихся в магнитном поле. Укажите на каких. Ответ обоснуйте.
Ваш ответ:________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
2. Рассмотрите фотографию треков α-частиц, двигавшихся в камере Вильсона (рис. 1), и
ответьте на данные ниже вопросы:
a) В каком направлении двигались α-частицы?
Ваш ответ:__________________________________________________________________
b) Длина треков α-частиц примерно одинакова. О чем это говорит?
Ваш ответ:__________________________________________________________________
c) Как менялась толщина трека по мере движения частиц? Что из этого следует?
Ваш ответ:__________________________________________________________________
3. На рисунке 2 дана фотография треков α-частиц в камере Вильсона, находившейся в
магнитном поле. Ответьте на данные ниже вопросы:
a) Почему менялись радиус кривизны и толщина треков по мере движения α-частиц?
Ваш ответ:__________________________________________________________________
b) В какую сторону двигались частицы?
Ваш ответ:__________________________________________________________________
4. На рисунке 3 дана фотография трека электрона в пузырьковой камере, находившейся в
магнитном поле. Ответьте на данные ниже вопросы:
a) Почему трек имеет форму спирали?
Ваш ответ:__________________________________________________________________
b) В каком направлении двигался электрон?
Ваш ответ:__________________________________________________________________
c) Что могло послужить причиной того, что трек электрона на рисунке 3 гораздо длиннее
треков α-частиц на рисунке 2
Ваш ответ:__________________________________________________________________