Изучение треков заряженных частиц

Цель работы: получить элементарные навыки в чтении фотографий треков, идентификации частиц; измерить удельный заряд частицы.

Оборудование: фотографии треков, линейка, карандаш.

Ход работы:

1. На фотографии (Рис. 1) представлены треки ядер лёгких элементов (последние 22 см их пробега). Ядра двигались в магнитном поле индукцией 2, 17 Тл, вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости движения частиц. Начальные скорости всех ядер одинаковы.

1) Определите направление вектора магнитной индукции магнитного поля, в которое помещена камера Вильсона.

2) Объясните, почему траектории частиц представляют собой дуги окружностей.

3) Какова причина различия в радиусе кривизны треков различных ядер?

4) Почему радиус кривизны каждой траектории изменяется от начала к концу пробега частицы?

5) Объясните причины различия в толщине треков разных ядер. Где толще трек каждой частицы: в начале пробега или в конце? Почему?

Переведите на лист бумаги трек I и правый край фотографии. Измерьте радиусы кривизны этого трека в начале и конце пробега и определите, на сколько изменилась энергия частицы за время пробега, если известно, что частица I идентифицирована как протон.

Пояснения: радиус кривизны трека частицы определяют следующим образом. Проводят две хорды из одной точки трека и восстанавливают к этим хордам перпендикуляры в их серединах. На пересечении перпендикуляров лежит центр окружности, её радиус измеряют линейкой.

Измерьте радиус кривизны трека частицы I I I в начале её пробега. Зная, что начальная скорость этой частицы равна начальной скорости протона, вычислите для частицы I I I отношение заряда к массе (удельный заряд). По полученному числу, определите, ядром какого элемента является эта частица.
Какому именно ядру – дейтерию или тритию – принадлежат треки I I и IV.

Рис.1

Рассмотрите фотографию треков α – частиц, двигавшихся в камере Вильсона (Рис.2). Ответьте на вопросы: 5.1. В каком направлении двигались α – частицы? 5.2. Находилась ли камера Вильсона в магнитном поле? 5.3. О чём говорит тот факт, что длина треков α – частиц примерно одинакова? Ответы обоснуйте.
Рассмотрите фотографию треков α – частиц, двигавшихся в камере Вильсона (Рис.3). Ответьте на вопросы: 6.1. В каком направлении двигались α – частицы? 6.2. Находилась ли камера Вильсона в магнитном поле? 6.3. Почему менялись радиус кривизны и толщина трека по мере движения α – частицы? Ответы обоснуйте.
Рассмотрите фотографию треков электронов, двигавшихся в пузырьковой камере (Рис 4). Ответьте на вопросы:7.1. Почему трек имеет форму спирали? 7.2. В каком направлении двигался электрон? 7.3. Почему трек электрона гораздо длиннее треков α – частиц?

8. Вывод по проделанной работе.