Практична робота №5

Тема. Лабораторна робота «Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями»

Мета. Вивчити основні характеристики заряджених частинок за готовими фотографіями, отриманими в камері  Вільсона теоретичні відомості

За допомогою камери Вільсона спостерігають і фотографують треки (сліди) рухомих заряджених частинок. Трек частки являє собою ланцюжок з мікроскопічних крапельок води або спирту, що утворилися в результаті конденсації перенасичених парів цих рідин на іони. Іони ж утворюються в результаті взаємодії зарядженої частинки з атомами і молекулами пари і газів, що знаходяться в камері. На кожній одиниці шляху частинки утворюється тим більше іонів (а, отже, і крапельок рідини), чим більше заряд частинки і чим менше її швидкість.

Ядерна реакція 14N (б, p) 17O, зареєстрована в камері Вільсона. На знімку видно сліди бомбардуючих б - частинок (лінії, спрямовані знизу вгору), а також сліди продуктів реакції, що  утворюють вилку - протона і ядра 17 О.

Висновки, які необхідно знати, щоб вміти «прочитати» фотографію треків частинок:

 За інших рівних умов трек товщі у тієї частинки, яка володіє більшим зарядом. Наприклад, при однакових швидкостях трек частинки товще, ніж трек протона.

 Якщо частинки мають однакові заряди, то трек товще у тієї частинки, яка рухається повільніше. Звідси очевидно, що на при кінці руху трек частинки товщий, ніж на початку, тому що швидкість частинки зменшується внаслідок втрати енергії на іонізацію атомів середовища.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

 Для кожної частки існує деяка характерна відстань, коли її іонізуюча дія обривається. Цю відстань називають пробігом частки. Очевидно, пробіг частинки (довжина треку) залежить від її енергії і щільності середовища.

 При русі зарядженої частинки в магнітному полі трек її виходить викривленим, причому радіус кривизни треку тим більше, чим більше маса і швидкість частинки, і чим менше її заряд і модуль індукції магнітного поля.

Описание работы:

Работа проводится с готовой фотографией треков двух заряженных частиц (один принадлежит протону, другой частице, которую надо идентифицировать). Идентификация неизвестной частицы осуществляется путем сравнения ее удельного заряда q/m с удельным зарядом протона. Отношение удельных зарядов обратно пропорционально отношению радиусов треков:

Для измерения радиуса кривизны трека вычерчивают две хорды и восстанавливают к ним перпендикуляры из центров хорд. Центр окружности лежит на пересечении этих перпендикуляров.

Ход работы:

Подготовьте бланк с таблицей для записей результатов измерений и вычислений. Запустите электронное пособие «Виртуальная физическая лаборатория», выбрав необходимую лабораторную работу.

http://www. /index. php? option=com_content&view=article&id=351:rezerford&catid=38:16-&Itemid=98


Действуйте согласно указаниям, данным на экране компьютера.



Ознакомьтесь с фотографией треков двух заряженных частиц. (Трек I принадлежит  протону, трек II – частице, которую надо идентифицировать). Измерить радиусы кривизны треков, на их начальных участках (см. рис. 1) Сравните удельные заряды неизвестной частицы и протона. Все полученные результаты занесите в таблицу



R1, м

R2, м

Идентифицировать частицу по результатам измерений. Запишите вывод.

Материал для справок:

Удельный заряд электрона:

Удельный заряд протона:

Удельный заряд альфа-частицы:

При помощи камеры Вильсона наблюдают и фотографируют треки (следы) движущихся заряженных частиц. Трек частицы представляет собой цепочку из микроскопических капелек воды или спирта, образовавшихся в результате конденсации пересыщенных паров этих жидкостей на ионах. Ионы же образуются в результате взаимодействия заряженной частицы с атомами и молекулами паров и газов, находящихся в камере.

При взаимодействии частицы с электроном атома электрон получает импульс, прямо пропорциональный заряду частицы и обратно пропорциональный скорости частицы. При некоторой достаточно большой величине импульса электрон отрывается от атома и последний превращается в ион. На каждой единице пути частицы образуется тем больше ионов (а, следовательно, и капелек жидкости), чем больше заряд частицы и чем меньше ее скорость. Отсюда следуют выводы, которые необходимо знать, чтобы уметь «прочесть» фотографию треков частиц:

    При прочих равных условиях трек толще у той частицы, которая обладает большим зарядом. Например, при одинаковых скоростях трек -частицы толще, чем трек протона. Если частицы имеют одинаковые заряды, то трек толще у той частицы, которая движется медленнее. Отсюда очевидно, что к концу движения трек частицы толще, чем в начале, т. к. скорость частицы уменьшается вследствие потери энергии на ионизацию атомов среды. Для каждой частицы существует некоторое характерное расстояние, когда ее ионизирующее действие обрывается. Это расстояние называют пробегом частицы. Очевидно, пробег частицы зависит от ее энергии и плотности среды.