Электрический ток в металлах Астрономия квантовая механика электромагнитная индукция Магнитные моменты атомов Особенности структуры электронных уровней в сложных атомах

Учебник физики Примеры решения задач и лабораторных работ

Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Основные характеристики электростатического поля — напряженность и потенциал поля. Напряженность как градиент потенциала. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского — Гаусса и ее при менение к расчету поля. Электрическое поле в веществе. Свободные и связанные заряды в диэлектриках. Электронная и ориентационная поляризации. Поляризованность. Теорема Остроградского — Гаусса для электрического поля в диэлектрике. Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость среды. Сегнетоэлектрики.

Пузырьковая камера в отличие от камеры Вильсона заполнена перегретой жидкостью. При попадании заряженной час­тицы в камеру, вдоль ее траектории образуются ионы, которые стано­вятся центрами парообразования. Из-за высокой плотности жидкости, частицы тормозятся на отрезках в тысячу раз меньших, чем в камере Вильсона, что позволяет регистрировать частицы высоких энергий.

 Метод толстослойных фотоэмульсий. Этот метод заключается в фото­графировании следов частиц в специальных толстослойных фотоэмуль­сиях. Быстрые заряженные частицы вызывает ионизацию молекул фотоэмульсии и почернение ее зерен. Ионизирующая способность частицы определяется ее скоростью, поэтому по числу почерневших зерен фото­эмульсии, приходящихся на один сантиметр пути, можно определить ско­рость частицы, а по длине пробега ее в фотоэмульсии - начальную энергию. Метод толстослойных фотоэмульсий позволяет фиксировать пробеги частиц огромной энергии, в том числе и космических.

Описание установки работы N 220

Установка для регистрации космических частиц состоит из двух счетчиков Гейгера - Мюллера СГ1 и СГ2, источника высокого напряжения и осциллографа 0 (рис.8).

 

 

 Рис. 8

 

 Напряжение источника питания подбирается таким образом, чтобы счет­чики СГ1 и СГ2 работали в гейгеровском режиме. Сигналы от каждого счетчика с сопротивлений R1 и R2 через разделительные емкости С1 и C2 подается на входы X и У осциллографа, на экране которого наб­людаются импульсы при прохождении через счетчики частиц с высокой энергией.

При наличии какой-нибудь фоновой частицы, образовавшейся, нап­ример, в результате ядерного расщепления и пролетавшей через счетчик СГ1 или СГ2 , луч осциллографа отклоняется соответственно в горизонтальном либо вертикальном направлениях. На экране будет наблюдаться, картина, изображенная на рис.9а и 96 соответственно.

 

 

 Рис. 9.

 

При пролетании частицы в пространстве, ограниченном телесным углом установки и отмеченным на рис. I пунктирными линиями, сра­батывает оба счетчика. Сигналы поступят как на вертикальные, так и на горизонтальные отклонявшие пластины осциллографа. На экране бу­дут наблюдаться вспышки в заштрихованном секторе (рис. 9в). При расположении счетчиков один над другим (рис.8) будут регистриро­ваться частицы, попадающие в телесный угол из космоса. Такие чув­ствительные к направлению установки называют обычно "телескопами”. "Телескоп" регистрирует мезоны, электроны и позитроны, которые об­ладают высокой энергией. γ - кванты и β - частицы практически не вы­зывают электрического разряда сразу в двух счетчиках. Первые перес­тают существовать после регистрации одним из счетчиков, исчезая, например, при фотоэлектрическом поглощении. Энергия вторых недоста­точна для прохождения сквозь стенки "телескопа".

Интенсивность падающих космических лучей рассчитывают по формуле:

 ,  (1)

где N - число частиц, проходящих через оба счетчика за время t.

Порядок выполнения работы

 Включить в сеть 220 В "телескоп".

  Включить в сеть 220 В осциллограф.

 После прогрева осциллографа сосчитать число частиц, прошедших одновременно через оба счетчика (рис.8) в течение 5 минут.

  Вычислить по формуле (1) интенсивность космических лучей.

 Контрольные вопросы

 Устройство и принцип действия "телескопа".

 Какие элементарные частицы регистрируются "телескопом"?

 Почему γ-квант не может быть зарегистрирован одновременно двумя счетчиками Гейгера-Мюллера?

4. Основные свойства и строение ядра.

5. Энергия связи ядра. Дефект массы ядра.

6. Происхождение космических лучей.

7. Состав космических лучей.

8. Методы регистрации заряженных частиц.

Основные законы и формулы

Скорость мгновенная  или 

Ускорение:

мгновенное 

тангенциальное aτ

нормальное 

полное 

Скорость угловая 

То же, для равномерного вращательного движения  ; ; ν

Ускорение угловое 

Уравнения равнопеременного вращательного движения  ;

Связь между линейными и угловыми величинами, характеризующими движение точки по окружности 

Второй закон Ньютона для поступательного движения 

Сила, действующая на тело массы m (m=const)  

Количество движения мате риальной точки массы m, дви жущейся со скоростью v

p=mv

Сила, действующая на тело, движущееся по окружности радиуса r

Закон сохранения количества движения для изолированной системы

Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике. Электроемкость уединенного проводника. Кон денсаторы. Энергия заряженного уединенного проводника, конденса тора. Энергия электростатического  поля. Объемная плотность энергии. Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Классическая электронная теория электропроводно сти металлов.  Вывод закона Ома в дифференциальной форме из электронных представлений. Обобщенный закон Ома в интегральной форме. Разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение. Границы применимости закона Ома. Ток в газах. Плазма. Дебаевский радиус экранирования. Работа выхода электронов из металла. Термоэлектронная эмиссия.
Теория Максвелла для электромагнитного поля