Внимательно ознакомиться с теоретическими данными к работе

Для работы используют треки двух заряженных частиц: трек протона и трек частицы, которую необходимо идентифицировать. Линии индукции магнитного поля перпендикулярны к площади фотографии.

Идентифицировать заряженную частицу можно, сравнивая ее удельный заряд с удельным зарядом протона. Заряд определяют в элементарных зарядах, массу – в атомных единицах массы. Это можно сделать, измерив и сравнив радиусы треков заряженных частиц на начальных участках треков.

Если камера Вильсона расположена в магнитном поле, то на заряженную движущуюся частицу действует сила Лоренца:

F_Л = q υ B sin α

q – заряд частицы; υ – скорость; В – индукция магнитного поля.

Т. к. скорость частицы перпендикулярна индукции поля: υ перпендикулярна B, следовательно α = 90°, sin α = 1.

Тогда: F_Л = q υ B. Сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости и является центростремительной силой:

F = m a

F = F_Л

а = υ ² / r – центростремительное ускорение. m – масса частицы; r – радиус кривизны её трека.

Отсюда

Зная радиус кривизны трека r и индукцию поля В, можно определить отношение заряда частицы к её массе и, таким образом, определить тип частицы.

Радиус кривизны трека определяют следующим образом – рис. 2: из одной точки трека проводят две хорды АВ и АС и в середине к ним восстанавливают перпендикуляры. На пересечении этих перпендикуляров лежит центр кривизны трека, радиус которого r можно измерить линейкой. Т. к. r ≈ ОА ≈ ОВ ≈ ОС, то лучше взять среднее значение этих величин.

Для идентификации неизвестной частицы необходимо будет определить отношение элементарных частиц: е + – позитрон; α – альфа частица, а так же ядер лёгких элементов: − дейтерий; − тритий; − изотоп гелия, − литий; − изотоп лития. Для этого необходимо воспользоваться периодической таблицей Менделеева: массы ядер можно приближённо заменить относительной атомной массой элемента ввиду пренебрежимо малой массой электронов, а заряд ядра определить по порядковому номеру элемента.

5. Соблюдая правила выполнения работы, выполнить измерения и расчеты. Сделать вывод.

1. Ознакомиться с фотографиями треков двух заряженных частиц – ядер лёгких элементов, которые двигались в магнитном поле индукцией В ≈ 2,2 Тл – рис. 1 (копия оригинала). Начальные скорости частиц одинаковы.

2. Наложить на фотографию лист прозрачной бумаги (кальку) и осторожно перенести на неё трек 1 – ой частицы. Определить радиусы кривизны в начале r₁₁ и в конце пробега частицы r₁₂ с точностью до 1 мм.

Определить на сколько изменилась энергия частицы ΔЕ_к, если эта частица протон – р:

ΔЕ _К = Е _{К 2} – Е _{К 1}

Е _{К 1} =

Е _{К 2} =

р = | е | = 1,6 · 10 ^{– 19} Кл – заряд протона

m _р = 1,00728 а. е. м. – масса протона

1 а. е. м. = 1,66057 · 10^{– 27} кг ;

1 эВ = 1,6 · 10^{– 19} Дж

3. Перенести на кальку трек 2–ой частицы и определить радиус кривизны в начале трека r₂ с точностью до 1 мм – хорды АВ и АС проводить из точки влёта частицы в магнитное поле.

4. Зная, что начальная скорость этой частицы равна начальной скорости протона, определить для 2 – ой частицы отношение заряда к её массе и определить тип частицы

5. Сделать вывод о проделанной работе

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Ответить на контрольные вопросы:

1. Определить отношение ядер лёгких элементов: − дейтерий; − тритий; − изотоп гелия, − литий; − изотоп лития.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Как можно определить направление вектора магнитной индукции поля, в котором движутся частицы?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Защита лабораторной работы:

После выполнения лабораторной работы студент должен:

- знать:методы наблюдения и регистрации элементарных частиц;

- уметь:читать фотографии движения заряженных частиц, проводить идентифицировать неизвестные частицы методом сравнения треков.

Оценка _________________________