1. На чём основан принцип действия газоразрядного счётчика Гейгера?
Принцип действия газоразрядного счётчика Гейгера основан на явлении газового разряда. Когда заряженная частица проникает в счётчик, она ионизирует молекулы газа, в результате чего создаются ионы и электроны. Эти заряды ускоряются электрическим полем, приводя к лавинному процессу ионизации. В результате этого процесса возникает электрический ток, который и регистрируется счётчиком как сигнал.
2. Для регистрации каких частиц используется счётчик Гейгера?
Счётчик Гейгера используется для регистрации различных типов высокоэнергетических частиц, таких как альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи. Однако наиболее эффективно счётчик регистрирует альфа- и бета-частицы, поскольку гамма-излучение требует более сложных детекторов для регистрации.
3. Как устроена камера Вильсона? Почему пролетевшая заряженная частица в камере Вильсона образует трек?
Камера Вильсона представляет собой прозрачную сосуд, заполненный перегретым паром, который находится в метастабильном состоянии. Когда заряженная частица проходит через камеру, она ионизирует молекулы пара, что вызывает конденсацию капель вокруг следов ионизации, образуя видимый трек. Этот трек помогает отслеживать движение частицы.
4. Какими преимуществами обладает пузырьковая камера по сравнению с камерой Вильсона?
Пузырьковая камера имеет несколько преимуществ по сравнению с камерой Вильсона. Она позволяет наблюдать треки частиц в реальном времени, поскольку из-за высокой плотности газа пузырьки, возникающие на пути ионизирующих частиц, образуются быстрее, чем в камере Вильсона. Кроме того, пузырьковая камера менее чувствительна к внешним условиям, таким как температура и давление, и её можно использовать для наблюдения за частицами в различных условиях.
1. Почему пролетающий протон оставляет в камере Вильсона видимый след, а пролетающий нейтрон нет?
Протон оставляет видимый след, потому что он заряжен и взаимодействует с молекулами газа, ионизируя их. Это ионизирование образует след, который можно наблюдать в камере Вильсона. Нейтрон, в отличие от протона, не обладает электрическим зарядом, поэтому не может ионизировать молекулы газа напрямую, и его путь не оставляет видимого следа.
2. На рисунке 11.4 пунктиром показан трек электрона в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле. В каком направлении двигался электрон, если линии магнитной индукции поля направлены к вам?
Если линия магнитной индукции направлена к вам, то направление движения электрона будет зависеть от правила правой руки. Для электрона, который обладает отрицательным зарядом, направление его движения будет противоположно направлению, которое указывали бы ваши пальцы, если бы вы применяли правило правой руки. То есть электрон будет двигаться по часовой стрелке, если смотреть на его траекторию сверху.
3. В камере Вильсона, перегороженной твёрдой пластинкой, замечен след частицы (рис. 11.5). В какую сторону двигалась частица? Какой по знаку заряд она имеет, если линии индукции магнитного поля направлены перпендикулярно плоскости чертежа, к вам?
Если линии магнитной индукции направлены к вам, то для частицы с положительным зарядом её траектория будет искривляться по часовой стрелке, если смотреть сверху, согласно правилу правой руки. Для частицы с отрицательным зарядом её траектория будет искривляться в противоположную сторону, против часовой стрелки. Поэтому, чтобы понять, какой заряд имеет частица, нужно учитывать направление её следа: если она искривляется по часовой стрелке, заряд положительный, если против часовой стрелки — отрицательный.