Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте виды спектров и приведите примеры тел, излучающих соответствующие спектры.

2. Сформулируйте постулаты Бора.

3. Перечислите квантовые числа и объясните их физический смысл.

4. Выведите выражение для частоты вращения электрона по круговой орбите.

5. Объясните строение атома с современной точки зрения.

6. Объясните понятие «атом находится в возбужденном состоянии».

7. Перечислите основные серии в спектре водорода и объясните их происхождение.

8. Запишите сериальную формулу для серии Бальмера.

9. Объясните физический смысл спектральных термов.

10. Для чего и как производится градуировка монохроматора?

11. Объясните модели атома Томсона и Резерфорда. Какой опыт послужил причиной смены одной модели атома другой?

12. Что такое спектральный анализ? На каком свойстве спектров он основан и для каких целей используется?

13. В чем противоречивость теории Бора?

21. Изучение треков заряженных частиц

8. ознакомиться с методами регистрации элементарных частиц на примере фотографии, полученной в камере Вильсона. По треку частицы экспериментально рассчитать скорость частицы, импульс, энергию, а также заряд частицы.

21. фотография трека частицы; линейка измерительная 30 см с миллиметровыми делениями; калька; циркуль; угольник.

Краткая теория

Как известно, полная энергия частицы связана с её массой соотношением:

E=mc², (28.1)

где c- скорость света.

Релятивистская масса равна

, (28.2)

где m₀ – масса покоя частицы;

– скорость её движения в данной системе отсчёта.

Тогда уравнение (28.1) можно записать

(28.3)

где E₀ – энергия покоя частицы.

Если заряженная частица влетает в магнитное поле в плоскости, перпендикулярной к направлению его силовых линий, то она начинает двигаться по окружности.

Центростремительное ускорение ей сообщает сила Лоренца

, (28.4)

где r – радиус кривизны траектории,

B – индукция магнитного поля,

q – заряд частицы.

Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки.

Изучение треков заряженных частиц в работе проводится по фотографии трека позитрона в камере Вильсона. Для нерелятивистского движения (vc) масса частицы примерно равна массе её покоя. При больших скоростях движения масса изменяется, поэтому для определения скорости частицы не достаточно одного уравнения (28.4). Для определения удельного заряда частицы, т.е. отношения заряда к массе, в камере создают не только магнитное, но и электрическое поле. Однако, если скорость частицы «очень» релятивистская, когда выполняется условие Е Е₀, то скорость частицы, её массу и энергию можно определить, с хорошей точностью, и без электрического поля.

Радиус кривизны траектории частицы приблизительно может быть вычислен по формуле, которая следует из известной теоремы о перпендикуляре, опущенном из любой точки окружности на её диаметр

, (28.5)

где – длина хордыAB(рис. 28.1),

– стрела "прогиба"СД,

r=ОД=ЕД/2.

Кинетическая энергия элементарной частицы равна разности между её полной энергией и энергией покоя

К=Е-Е₀. (28.6)

Импульс частицы при любом движении определяется формулой