Физический практикум для инженерного класса, практическая работа № 6 "ИЗУЧЕНИЕ ТРЕКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ПО ФОТОГРАФИЯМ"

Практическая работа № 6

Тема: ИЗУЧЕНИЕ ТРЕКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ПО ФОТОГРАФИЯМ

Цель: прочитайте теоретические сведения и ход работы, самостоятельно сформулируйте цель.

Оборудование: фотографии треков заряженных частиц в камере Вильсона, линейка, карандаш.

Краткие теоретические сведения

Для выполнения точных измерений физических характеристик регистрируемых частиц камеру Вильсона помещают в постоянное магнитное поле, что приводит к искривле­нию треков частиц. Запишем второй закон Ньютона для данного движения частицы

г де q — заряд частицы, v — скорость частицы, т — масса частицы, В — индукция магнитного поля, R — радиус кривизны траектории частицы.

То есть, зная радиус R кривизны траектории, можно найти импульс частицы, а следовательно, и ее кинетическую энергию:

Ф ормула (3) справедлива только для нерелятивистских частиц.

С уществует несколько способов определения радиуса R кривизны траектории движения частицы.

1. Способ шаблонов: соотносят дугу известного радиуса с заданным отрезком траектории. Если дуги совпадают, то и ра­диусы кривизны дуг равны.

1. Способ двух перпендикуляров к двум хордам: проводят серединные перпендикуляры к двум хордам. Точка пересечения этих перпендикуляров будет центром данной окружности.

С пособ «стрелки» прогиба. Проводят хорду и через ее середину восстанавливают перпендикуляр до пересечения с дугой (рис). Измерив «стрелку» прогиба Н и длину хорды L, находим радиус R кривизны дуги по формуле

Порядок выполнения работы

Часть 1. Фотография 1

На фотографии видны треки частиц, движущихся в магнитном поле с индукцией В = 2,2 Тл. Вектор индукции магнитного поля перпендикулярен плоскости, в которой лежат траектории движущихся частиц, а также к плоскости фотографии. Нижний трек принадлежит протону с начальной энергией Е = 1,6 МэВ

1. Докажите, что протон не является релятивистской частицей

2. Определите направление движения частиц и направление силовых линий магнитного поля

3. Определите отношение заряда к массе для частицы, кото­рая описала верхний трек, если ее начальная скорость равна начальной скорости протона.

Часть 2. Фотография 2

На снимке видны треки частиц, полученных при распаде ядер. Такие группы следов из-за их вида называют звездами распада. Распады ядер газа, наполняющего камеру Вильсона, вызваны в данном случае действием быстрых нейтронов, движущихся снизу вверх. Камеру помещают в магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости фотографии. Индукция поля В = 1,3 Тл. Звезда распада в точке А позволяет видеть полный пробег одного протона с начальной кинетической энергией 1,8 МэВ (протон двигался влево вверх). Кроме того, звезда содержит еще один протон и две альфа-частицы.

1. Определите направление силовых линий магнитного поля.

2. Выберите три точки на траектории протона (в начале, в середине и в конце). Измерьте радиус кривизны траектории протона для выбранных точек, запишите в тетрадь.

3. Определите кинетическую энергию протона для выбранных точек траектории

Сделайте вывод к работе.

Контрольное задание

Определите, ядро какого элемента распалось в точке А (рис 2), если известно, что здесь произошла реакция с захватом одного нейтрона, а во время распада, кроме двух протонов и двух альфа-частиц, образовалось еще три нейтрона