Теоретичні відомості

Метою роботи є набуття елементарних навичок у читанні фотографій руху заряджених частинок, сфотографованих у камері Вільсона, і ідентифікації зарядженої частинки за наслідками порівняння її треку з треком протона.

Щоб уміти „прочитати” фотографію треків частинок, необхідно знати, що:

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

2. 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.

3. Пробіг частинки залежить від її енергії і від густини середовища.

Якщо камера Вільсона вміщена в магнітне поле, то на заряджені частинки в ній діє сила Лоренца, яка дорівнює (для випадку, коли швидкість частинки перпендикулярна до індукції поля): F=ZeυB,

Де Ze – заряд частинки, υ – швидкість і В – індукція магнітного поля. Правило лівої руки дає можливість показати, що сила Лоренца спрямована завжди перпендикулярно до швидкості частинки і, отже, є доцентровою силою: ZeυB= , де m – маса частинки, r – радіус кривизни треку,

Вимірявши радіус кривизни треку r і індукцію магнітного поля B, можна для частинки обчслити відношення її заряду до маси: .

Це відношення дає можливість визначити, що це за частинка, або, як кажуть, ідентифікувати частинку, тобто встановити її ідентичність (тотожність, подібність) відомій частинці.

Радіус кривизни треку частинки визначають так. На фотографію накладають аркуш прозорого паперу і переводять на нього трек (це треба робити обережно, щоб не пошкодити фотографію). Як показано на малюнку 133, креслять дві хорди і в серединах ставлять перпендикуляри. На перетині перпендикулярів лежить центр кола; його радіус вимірюють лінійкою.

 

Виконання роботи

1. Ознайомився з фотографією треків двох заряджених частинок (мал. 134) – ядер легких елементів. Ядра рухалися в магнітному полі з індукцією B=2, 17 Тл, спрямованою перпендикулярно до фотографії. Початкові швидкості всіх ядер однакові і перпендикулярні до ліній індукції поля.

 

2. Визначаю напрям вектора індукції магнітного поля: Ліву руку ставимо так, щоб чотири пальці показували напрям дотичної до кривизни траєкторії, а відігнутий на 90⁰ великий палець показував силу Лоренца то лінії індукції магнітного поля входять в долоню. Отже вектор індукції магнітного поля напрямлений ____________________ до фотографії.

 

 

3. Траєкторії частинок є дугами кіл тому, що ______________________________________

_____________

 

Причина різниці в кривизні траєкторій різних ядер полягає в ____________________

__________

Кривизна кожної траєкторії змінюється від початку до кінця пробігу частинки тому, що ___________

_______________________________________________________________

 

4. Причина відмінності в товщині треків різних ядер полягає в тому, що

___________

 

5. Трек кожної частинки товщий в кінці пробігу, ніж на початку його тому, що

___________

 

6. Вимірюю радіуси кривизни треку частинки І приблизно на початку і в кінці пробігу

і визначаю, на скільки змінилась енергія частинки за час пробігу, якщо відомо, що частинка І ідентифікована як протон:

7. Вимірюю радіус кривизни треку частинки ІІ на початку її пробігу.

Знаючи, що початкова швидкість цієї частинки дорівнює початковій швидкості протона, обчислити для частинки ІІ відношення заряду до маси .

За одержаним числом визначаю, що ця частинка є ядром __________________________.

 

 

Висновок: В результаті дослідження треків частинок по фотографіях ідентифікував ІІ частинку як ядро ___________________. Отримані похибки пояснюю так:

 

1.________________

 

2.__________________