extracted_text:
Лабораторная
работа №10
Тема: Изучение треков
заряженных частиц
Цель работы: познакомить студентов с
устройством и принципом действия камеры Вильсона, сформировать элементарные
навыки и умения анализировать фотографии треков заряженных частиц, провести идентификацию
заряженной частицы по результатам сравнения ее трека с треком протона в камере
Вильсона, помещенной в магнитное поле.
Оборудование:
фотографии треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона, калька, карандаш, циркуль.
Теоретические
сведения:
Треки заряженных частиц в камере Вильсона представляют
собой цепочки микроскопических капелек жидкости (воды или спирта),
образовавшиеся вследствие конденсации пересыщенного пара этой жидкости на
ионах. Длина трека зависит от начальной энергии заряженной частицы и плотности
окружающей среды. Толщина трека зависит от заряда и скорости частицы: она тем
больше, чем больше заряд частицы и чем меньше её скорость. При движении
заряженной частицы в магнитном поле трек её получается искривлённым. По изменению
радиуса кривизны трека можно определить направление движения заряженной частицы
и изменение её скорости.
Работа проводится с готовой фотографией
треков двух заряженных частиц (трек I принадлежит протону, трек II -частице,
которую надо идентифицировать). Линии индукции магнитного поля перпендикулярны
плоскости фотографии. Начальные скорости обеих частиц одинаковы и
перпендикулярны краю фотографии.
Для заряженной частицы, движущейся
перпендикулярно вектору индукции магнитного поля, можно записать:

Из этой формулы видно, что отношение
удельных зарядов частицы равно обратному отношению радиусов их траекторий.
Вычислите удельный заряд идентифицируемой частицы q/mч и занесите
результат в таблицу.

Порядок
выполнения работы
1.
Перечертите треки частиц с фотографии на кальку (рис.
16).
2.
Измерьте
радиус кривизны RI трека протона на начальном участке.
Радиус кривизны трека частицы определяют
следующим образом (рис.17). Вычерчивают, как показано на рисунке, две хорды и
восставляют к этим хордам в их серединах перпендикуляры. На пересечении
перпендикуляров лежит центр окружности.
·
Отметьте
точку в начале трека протона.
·
Следующей
точкой отметьте конец первой хорды.
·
Поставьте
точку для конца второй хорды.
·
Проведите
хорды и серединные перпендикуляры к ним.
·
Поставьте
точку на пересечении перпендикуляров - центр окружности.
·
Измерьте
радиус при помощи линейки.
·
Занесите
результаты измерения в таблицу.
3.
Измерьте радиус кривизны RII трека
заряженной частицы на начальном участке. Занесите результаты измерения RII
в таблицу.

Измерено

Вычислено

 RI,
  мм

 RII,
  мм

ΔRI,
  мм

ΔRII,
  мм

q/mч

Δ q/m

εq/m
    %

4.
В
обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм.
Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм. Внесите в таблицу значения:
·
ΔRI
- максимальная абсолютная погрешность измерения отрезка RI,
·
ΔRII
- максимальная абсолютная погрешность измерения отрезка RII,
5.
Идентифицируйте
частицу по результатам измерений.
Идентификация неизвестной частицы осуществляется путем сравнения ее удельного
заряда q/m  с удельным зарядом протона.
Материал для справок:
Удельный заряд электрона:
Удельный заряд протона:
Удельный заряд альфа-частицы:

6.
Вычислите
абсолютную и относительную погрешности измерения удельного заряда.

Вывод
_______________________________________________________

Контрольные вопросы:

1.
Как
направлен вектор магнитной индукции относительно плоскости фотографии треков
частиц?
2.
Почему
радиусы кривизны на разных участках трека одной и той же частицы различны?

file_name: ЛР №10.docx

alt: Лабораторная работа №10 Тема:

tags: магнитное поле

tags: камера Вильсона

tags: заряженные частицы

title: Тема: Изучение треков заряженных частиц