Домашняя лабораторная работа "Изучение треков заряженных частиц"

Лабораторная работа  Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям

Методические рекомендации к выполнению работы.

•     Для выполнения данной работы нужно знать следующие темы: Методы регистрации заряженных частиц, Движение зарядов в магнитном поле, Радиоактивность.

•     При ответах на вопросы обратите внимание следующие моменты: !!!

§  Длина трека зависит от начальной энергии заряженной частицы и плотности окружающей среды: она тем больше, чем больше энергия частицы и чем меньше плотность среды.

§  Толщина трека зависит от заряда и скорости частицы: она тем больше, чем больше заряд частицы и чем меньше ее скорость.

§  При движении заряженной частицы в магнитном поле трек ее получается искривленным. Радиус кривизны зависит от массы, заряда, скорости частицы и модуля индукции магнитного поля: радиус тем больше, чем больше масса и скорость частицы и чем меньше ее заряд и модуль индукции магнитного поля.

§  По изменению радиуса кривизны трека можно определить направление движения частицы и изменение ее скорости: в начале движения скорость больше там, где больше радиус кривизны трека.

Лабораторная работа «Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям». 

Цель работы: научиться анализировать фотографии треков заряженных частиц, фотографированных в камере Вильсона, пузырьковой камере и методом фотоэмульсии.

Оборудование: фотографии треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона, пузырьковой камере и на фотоэмульсии.

Порядок выполнения работы:

1.                  Рассмотрите первую фотографию (Рисунок 1). Слева на фотографии видно окошко, через которое в камеру попадают α-лучи. Светлые линии представляют собой треки (следы), оставленные αчастицами. Проанализируйте треки и ответьте на следующие вопросы:

1.1              Почему треки располагаются расходящимся пучком?   

1.2              Как можно объяснить тот факт, что длина всех треков α-частиц примерно одинакова? 

1.3              Почему толщина треков α-частиц к концу пробега немного увеличивается?

1.4              Почему некоторые α-частицы оставляют треки только в конце своего пробега

2.                  Проанализируйте вторую фотографию (Рисунок 2), на которой изображены треки α-частиц в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле, и ответьте на вопросы:

2.1              В какую сторону двигалась α-частица? Представьте аргументы к своему суждению. 

1

2.2              Почему треки α-частиц искривлены?

2.3              Как был направлен вектор магнитной индукции? На чем основаны Ваши суждения? 

2.4              Почему изменяются радиус кривизны и толщина треков α-частиц к концу их пробега? 

3.                  Проанализируйте третью фотографию (Рисунок 3), на которой изображен трек электрона в жидководородной пузырьковой камере, помещенной в магнитное поле, и ответьте на вопросы:

3.1              Почему трек электрона имеет форму спирали?

3.2              В каком направлении двигался электрон? Представьте

аргументы к своему суждению.                                                                        _{Рисунок} 3

3.3              Как был направлен вектор магнитной индукции? На чем основаны Ваши суждения?

4.                  Рассмотрите Рисунок 4. На нем изображены треки ядер атомов магния, кальция и железа в фотоэмульсии. Проанализируйте изображение треков и ответьте на следующие вопросы:  

4.1              Почему треки ядер атомов имеют разную толщину? 

4.2              Какой  трек  принадлежит  ядру  атома магния, кальция и железа? По какому признаку вы смогли это определить?

4.3              Какой вывод можно сделать из сравнения толщины треков ядер атомов различных элементов? 

4.4              Чем отличаются треки частиц, полученные в фотоэмульсии, от          треков частиц в             камере            Вильсона       и          пузырьковой камере? 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.                  Где будет больше длина трека α-частицы - у поверхности Земли или в верхних слоях атмосферы?

2.                  Напишите ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке ₁₃²⁷Al α-частицами и сопровождающуюся выбиванием протона.

3.                  Изменится ли масса частицы, ее порядковый номер при испускании γ-кванта?