Номер 1, страница 121, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Как регистрируют заряженные частицы методом толстослойных фотоэмульсий?

1. Регистрация заряженных частиц методом толстослойных фотоэмульсий основана на их способности оставлять видимый след в специальной фоточувствительной среде. Этот метод является одним из трековых детекторов.

Процесс регистрации состоит из нескольких этапов:

1. Взаимодействие частицы с эмульсией. Фотоэмульсия представляет собой слой желатина с взвешенными в нем микрокристаллами галогенида серебра (чаще всего бромида серебра, $AgBr$). Толщина этого слоя значительно больше, чем в обычных фотоматериалах, и может достигать 1 мм. Когда быстрая заряженная частица проходит через эмульсию, она теряет энергию на ионизацию и возбуждение атомов среды. В тех кристаллах $AgBr$, через которые прошла частица, ионизация приводит к образованию так называемых центров скрытого изображения — микроскопических зародышей металлического серебра.

2. Химическая обработка. После экспозиции (облучения частицами) фотопластинку подвергают стандартной фотохимической обработке. Сначала ее помещают в проявитель. Проявитель — это химический восстановитель, который превращает ионы серебра в металлическое серебро. Этот процесс происходит преимущественно в тех кристаллах, где уже есть центры скрытого изображения. В результате на месте траектории частицы образуются видимые под микроскопом темные зерна металлического серебра. Затем пластинку обрабатывают фиксажем, который удаляет все непрореагировавшие кристаллы $AgBr$, делая изображение стабильным.

3. Анализ трека. После обработки в эмульсии остается видимая цепочка зерен серебра, повторяющая траекторию частицы — трек. Этот трек исследуют с помощью мощного микроскопа. Анализируя трек, можно получить информацию о частице:

• Энергия частицы: определяется по длине ее пробега в эмульсии до полной остановки.
• Заряд и скорость частицы: определяются по толщине трека. Чем больше заряд и меньше скорость частицы, тем выше ее ионизирующая способность и тем толще (плотнее) будет трек.
• Импульс и знак заряда: если эмульсия находилась в магнитном поле, то по радиусу кривизны трека можно определить импульс частицы, а по направлению изгиба — знак ее заряда.
• Ядерные взаимодействия: метод позволяет наблюдать полную картину события, например, распад частицы или ядерную реакцию, так как в толстом слое эмульсии видны треки всех образовавшихся заряженных частиц.

Таким образом, фотоэмульсия выступает одновременно и как мишень, и как детектор, позволяя с высокой точностью восстанавливать пространственную картину взаимодействия частиц.

Ответ: Заряженная частица, проходя через толстый слой фотоэмульсии, ионизирует кристаллы бромида серебра на своем пути, создавая скрытое изображение. После химического проявления на месте траектории частицы образуется видимый след (трек) из зёрен металлического серебра. Этот трек затем изучается под микроскопом, и по его характеристикам (длине, толщине, кривизне в магнитном поле) определяют энергию, заряд, импульс и другие свойства частицы.