Цель лабораторной работы: изучить метод вычисления отношения заряда к массе частицы по фотографиям ее трека

Арина

10

Для выполнения данной лабораторной работы по изучению метода вычисления отношения заряда к массе частицы по фотографиям ее трека, вам понадобится следующее оборудование: камера Вильсона с фотографиями треков заряженных частиц, измерительная линейка, транспортир и лист кальки размером 60 х 90 мм.

Ход работы:
1. Начнем с определения направления силовых линий магнитного поля. Для этого возьмите одну из фотографий треков заряженных частиц с камеры Вильсона. На изображении трека вы сможете увидеть его кривизну, вызванную воздействием магнитного поля. Определите направление изгибов трека — это и будет направлением силовых линий магнитного поля.
2. Теперь рассмотрим причины, из-за которых к концу пробега протона увеличиваются толщина и кривизна его трека. Помните, что в магнитном поле частицы движутся по спиралям, что приводит к увеличению их кривизны. Кроме этого, протон может столкнуться с другими частицами или атомами в веществе, что вызывает дополнительные изгибы трека и приводит к его утолщению.
3. Перейдем к измерению радиуса кривизны трека протона к концу его движения. Возьмите лист кальки и наложите его на фотографию трека протона. С помощью измерительной линейки определите радиус кривизны трека — расстояние от центра окружности, образуемой треком, до середины трека. Обратите внимание, что измерение следует проводить только по горизонтальной оси, так как траектория протона представляет из себя горизонтальную спираль. Запишите полученное значение радиуса кривизны.

Теперь, чтобы рассчитать отношение заряда к массе частицы, воспользуемся следующей формулой:

\[\frac{{e}}{{m}} = \frac{{B^2 \cdot r}}{{2 \cdot V}}\]

Где:
- \(e\) - элементарный заряд,
- \(m\) - масса частицы,
- \(B\) - индукция магнитного поля,
- \(r\) - радиус кривизны трека,
- \(V\) - ускоряющая напряженность.

В рамках данной лабораторной работы мы не имеем информации об ускоряющей напряженности \(V\), поэтому оставим её в формуле без значений.

Для выполнения данной работы важно знать передний план отношении элементарного заряда \(e\) и его массы \(m\). Их значения: \(e = 1.602 \times 10^{-19}\) Кл и \(m = 9.10938356 \times 10^{-31}\) кг.

Теперь, подставьте известные значения в формулу и рассчитайте отношение заряда к массе частицы.

После выполнения расчетов, обязательно объясните каждое действие, взятое вами для получения ответа, чтобы сделать его понятным школьнику.