Выполнение работы

На компьютере откройте программу «Физика микромира». В меню программы откройте раздел «Атомные модели». Далее в разделе оглавления откройте пункт «Рассеяние на атоме Томсона». После выполнения всех его заданий откройте пункт «Рассеяние на атоме Резерфорда».

1. Рассеяние на атоме Томсона

В данном эксперименте исследуется угловое распределение в движении α-частиц в зависимости от прицельного параметра b. Конечная цель – определить максимальный угол рассеяния Θ_max и качественно представить распределение потенциала.

1. Вначале задайте порядок прицельного параметра b=10 пм и нажатием клавиши «Enter» откройте рабочее поле программы. После этого в ней появляется графическая картина эксперимента со значениями заряда ядер мишени Z = 79 и энергии α-частиц Е = 5 МэВ в зависимости от изменяющихся значений прицельного параметра b. В диапазоне его значений от 1 пм до 220 пм (с шагом, заданным программой) получите значения угла рассеяния Θ.

2. Нажатием клавиши «PageDown» выведите на экран результаты эксперимента.

3. Табличные значения занесите в отчетную таблицу, а график зависимости Θ(b) распечатайте и приложите к лабораторной работе.

4. По графику определите Θ_max, сравнив его с ответом программы.

5. Аналогичные операции проведите для b = 100 пм (по п. 1–4).

Графически траектории α-частиц выглядят прямыми, так как углы рассеяния малы. Сами значения углов рассеяния представляются в численном виде. Значения b и Θ приводятся в сводной таблице и на графике.

2. Рассеяние на атоме Резерфорда

Задача и методы исследования те же, что для атома Томсона.

1. Сравните полученное значение Θ_max со значением этого параметра для предыдущей работы.

2. Результаты занесите в отчётную таблицу (табл. 4) и сделайте соответствующие выводы.

Таблица 4

Образец отчётной таблицы

1. Рассеяние на атоме Томсона
b · 10, пм	Θ, град.	b · 100, пм		Θ, град.
0,1		0,1
…		…
22		22
Θmax = …, град.			Θmax = …, град.
2. Рассеяние на атоме Резерфорда
0,1		0,1
…		…
22		22
Θmax = …, град.			Θmax = …, град.

3. Рассеяние на многоатомных мишенях

Основная задача этого пункта – выяснить роль многократных и однократных столкновений в мишенях обоих типов. С этой целью предлагается проследить за движением α-частицы в мишени и установить возможные типы траекторий. Качественно они делятся на плавные и с резким изломом. Плавные – продукт многократных столкновений с отклонением на малые углы. Резкий излом – следствие однократного сильного взаимодействия.

Если, в принципе, возможны различные траектории, то частота их реализации может быть существенно разной. В этом важно разобраться, поэтому предлагается качественно оценить частоту появления различных траекторий. Но главный вывод состоит в том, что отклонение на большие углы, которые наблюдались в эксперименте, могут быть как в мишени Томсона, так и в мишени Резерфорда. Как показывает эксперимент, многократные столкновения дают заметный вклад при рассеянии на малые углы ~ 2÷3.