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:   

r ₁ = __________________________________________= ____________;

 

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

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

3. Аналогично определите радиус кривизны траектории второй частицы на начальном участке

r ₂ = __________________________________________= ____________;

 

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. Сделайте вывод по проделанной работе

Вывод: ______________________________________________________________________

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

Лабораторная работа № 15

_____________________________________________________________________________

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

1

Лабораторная работа № 16

Лабораторная работа №16

---

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 819; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!