Тема: «Изучение заряженных частиц по фотографиям их треков»

Цель работы: провести идентификацию частицы по фотографии ее трека.

Средства обучения:

· оборудование: фотография трека заряженной частицы, карандаш, линейка.

· методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор.

Ход выполнения лабораторной работы

Теоретическая часть

Для регистрации и изучения столкновений и взаимных превращений атомных ядер и элементарных частиц используют специальные устройства. К их числу относятся счетчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера, фотоэмульсии. Счетчик Гейгера позволяет лишь регистрировать факт прохождения через него частицы. В остальных устройствах, заряженная частица оставляет след - ТРЕК, который можно непосредственно наблюдать или сфотографировать. Трек – один из главных источников информации о поведении и свойствах частиц (по треку можно определить энергию частицы, ее скорость, удельный заряд и др.). Тол­щина трека тем больше, чем больше заряд частицы и меньше ее скорость. Длина трека определяется энергией частицы.

Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца, а ее скорость лежит в плоскости, перпендикулярной вектору то частица движется по окружности радиуса (1). Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы (рис.1). Зная радиус трека, модуль и направление индукции магнит­ного поля и скорости, определяют знак заряда частицы и вычис­ляют отношение ее заряда к массе: (2). Для этого сравнивают треки исследуемой частицы и той, для которой известно отношение заряда к массе. Воспользовавшись формулой (2) и записав ее для одной и другой частицы, получим: и . Если скорости частиц одинаковы (υ₁=υ₂), то, выразив их из последних равенств, находим: (3).

Радиус трека определяют по длинам его хорды L и отрезка между окружностью и хордой Н: (4). Связь между хордой окружности и радиусом можно полу­чить, если к центру хорды восставить перпендикуляр и продол­жить его до пересечения с окруж­ностью (рис. 2).

Изменение радиуса кривизны тре­ка указывает, в каком направлении двигалась частица и как менялась ее скорость. Радиус кривизны трека больше на его начальном участ­ке; по мере уменьшения скорости он уменьшается.

Вычисления и измерения

1. Вблизи начала трека 1 (рис.3) проведите две хорды и перпендикуляры к их серединам. Определите центр и рассчитайте радиус кривизны траектории движения частицы:

r₁ = __________________________________________= ____________;

2. Рассчитайте удельный заряд частицы (протона) по его траектории:

___________ ______ , где q₁=1,6·10^-19Кл, m₁=1,6726·10^-27кг.

3. 5 EBpbqLTtCGwhZldLSTvkUY3ANlsHAmVOU7jYsXRi7wUEhi72owslLRm66NKFmsyypYtt3nZcuogw lFE6kxK2dIFdPoJGFeErrQxdPGIVWZ9cRImChi46dMHWmonpIRpdqMTtCHQRhljOl4tckTFqwQXI /HCSlS6wCDwMXRi6eOyi0z50oXTBU6ELvm4alplzkVguiWfr2PV92NYX7l/8DQAA//8DAFBLAwQU AAYACAAAACEAE15AqeIAAAALAQAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPwWrDMBBE74X+g9hCb43s xpGDYzmE0PYUCk0KpTfF2tgm1spYiu38fZVTc9pdZph9k68n07IBe9dYkhDPImBIpdUNVRK+D+8v S2DOK9KqtYQSruhgXTw+5CrTdqQvHPa+YiGEXKYk1N53GeeurNEoN7MdUtBOtjfKh7OvuO7VGMJN y1+jSHCjGgofatXhtsbyvL8YCR+jGjfz+G3YnU/b6+9h8fmzi1HK56dpswLmcfL/ZrjhB3QoAtPR Xkg71kpIExGcEsQ8zJseJ+kC2DFsIkkF8CLn9x2KPwAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4 kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAI AAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAI AAAAIQATfD9pUAYAAABAAAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQA BgAIAAAAIQATXkCp4gAAAAsBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAKoIAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUG AAAAAAQABADzAAAAuQkAAAAA ">

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 18

Аналогично определите радиус кривизны траектории второй частицы на начальном участке

r₂ = __________________________________________= ____________;

4. Рассчитайте по формуле (3) удельный заряд второй (неизвестной) частицы:

______________ ______ .

5. Укажите, какая из известных вам элементарных частиц имеет аналогичные характеристики; идентифицируйте неизвестную частицу:

_____________________________________________________________________________________

6. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.

3. Таблица 1 –Результаты измерений и вычислений

r1, м		,	r2, м		Неизвестная частица

7. По правилу левой руки определите, и укажите направление вектора магнитной индукции.

8. Сделайте вывод по проделанной работе

Вывод: ______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

Заполните таблицу:

Регистрирующий прибор	Принцип действия	Виды частиц, подлежащих регистрации	Преимущества прибора	Недостатки прибора
Счетчик Гейгера
Камера Вильсона
Пузырьковая камера
Фотоэмульсии

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 19

Лабораторная работа №19