Лабораторная работа №1.
«Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям».
Цель работы: познакомиться с методом вычисления отношения заряда к массе частицы (удельного заряда) по фотографии ее трека в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле.
Задача работы: идентифицировать заряженную частицу по результатам сравнения её трека с треком протона в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле (установление тождества неизвестной заряженной частицы с известной).
Оборудование: фотография треков заряженных частиц в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле, линейка измерительная, лист кальки.
Теория и метод выполнения работы
Работа проводится с готовой фотографией треков заряженных частиц (см. фото 1).
фото 1
Трек I принадлежит протону, остальные треки – неизвестным частицам, которые необходимо идентифицировать. Линии индукции магнитного поля перпендикулярны плоскости фотографии. Начальные скорости обеих частиц одинаковы и перпендикулярны краю фотографии. Идентификация неизвестной частицы осуществляется путём сравнения её удельного заряда с удельным зарядом протона. Это осуществляется путём измерения радиусов треков частиц на начальных участках треков:
вычерчивают две хорды (см. рис. 1) и восставляют к этим хордам в их серединах перпендикуляры, на пересечении которых, лежит центр окружности; её радиус на начальном участке трека измеряют линейкой (см. рис. 2);
|
|
Рис. 1 | Рис. 2 |
вычерчивают хорду длиной l на начальном участке трека и восставляют в её середину с внутренней поверхности дуги окружности перпендикуляр h (см. рис. 3); радиус окружности на начальном участке трека вычисляют по формуле
. 
Рис. 3
Ход работы:
Решить задачу: в поперечное однородное магнитное поле с одной и той же скоростью в одном и том же направлении влетают две заряженные частицы; чему равно отношение удельных зарядов этих частиц, если радиусы кривизны их траекторий оказались равными R1 и R2. Правильным ответом является выражение, в котором отношение удельных зарядов частиц равно обратному отношению радиусов их траекторий в магнитном поле. Перенести на кальку треки частиц с фотографии. Трек I принадлежит протону. Измерить радиусы кривизны треков заряженных частиц, скопированных на кальку, на их начальных участках. Для измерения радиуса выбрать один из двух способов описанных в теории и методе выполнения работы. Сравнить удельные заряды неизвестной частицы и протона. Идентифицировать частицу по результатам измерений и вычислений, используя справочный материал:Название частицы | электрон | протон | α-частица | тритон |
| -1,76∙1011 | 9,56∙107 | 4,82∙107 | 3,19∙107 |
Результаты измерений и вычислений оформить в виде таблицы:
Радиус I трека (протона) | R1изм= мм |
Абсолютная погрешность (цена деления линейки) | ΔR= мм |
Радиус I трека (протона) | R1=( R1изм±ΔR)мм=( ± ) мм |
Удельный заряд протона |
|
Абсолютная погрешность |
|
Радиус II трека (неизвестной частицы) | R2изм= мм |
Абсолютная погрешность (цена деления линейки) | ΔR= мм |
Радиус II трека (неизвестной частицы) | R2=( R2изм±ΔR)мм=( ± ) мм |
Удельный заряд неизвестной частицы |
|
Относительная погрешность |
|
Абсолютная погрешность |
|
Удельный заряд неизвестной частицы |
|
Идентификация неизвестной частицы | |
Числовая ось |
