Номер 73.7, страница 249 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 73. Радиоактивный распад. Глава 10. Квантовые явления - номер 73.7, страница 249.

73.7 [1666] При распаде ядер радия пучок излучения в сильном магнитном поле распадается на три пучка (рис. X-3). Какому виду излучения соответствует каждый пучок?

Примечание. Индукция магнитного поля направлена в плоскость рисунка.

$\vec{B}$

Рис. X-3

При распаде ядер радия возникает три вида излучения: альфа-излучение ($\alpha$), бета-излучение ($\beta$) и гамма-излучение ($\gamma$). При движении в магнитном поле на заряженные частицы действует сила Лоренца, которая отклоняет их от прямолинейной траектории. Направление силы определяется правилом левой руки (или правилом правого винта для положительного заряда). Формула силы Лоренца: $ \vec{F_L} = q(\vec{v} \times \vec{B}) $. Нейтральные частицы не испытывают действия магнитного поля и продолжают движение без отклонения.

Пучок 1

Траектория пучка 1 является прямой линией, он не отклоняется в магнитном поле. Это означает, что частицы в этом пучке не имеют электрического заряда ($q=0$), и, следовательно, сила Лоренца на них не действует. Из трех видов радиоактивного излучения нейтральными являются гамма-кванты ($\gamma$-излучение).

Ответ: Пучок 1 представляет собой гамма-излучение ($\gamma$-лучи).

Пучок 2

Пучок 2 отклоняется влево. Чтобы определить знак заряда частиц в этом пучке, применим правило левой руки. Расположим левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\vec{B}$ (обозначен крестиками) входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по скорости движения частиц $\vec{v}$ (вверх). В этом случае отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на положительный заряд. Эта сила будет направлена вправо.

Поскольку пучок 2 отклоняется влево, то есть в направлении, противоположном силе, действующей на положительный заряд, частицы в этом пучке заряжены отрицательно. Отрицательно заряженными частицами являются бета-частицы ($\beta^-$-частицы), которые представляют собой электроны.

Ответ: Пучок 2 представляет собой бета-излучение ($\beta$-частицы, электроны).

Пучок 3

Пучок 3 отклоняется вправо. Как мы определили при анализе пучка 2, сила, действующая на положительно заряженные частицы, направлена вправо. Следовательно, частицы в пучке 3 имеют положительный заряд. Положительно заряженными частицами в продуктах радиоактивного распада являются альфа-частицы ($\alpha$-частицы), которые представляют собой ядра гелия ($_{2}^{4}\text{He}^{2+}$).

Также стоит отметить, что радиус кривизны траектории пучка 3 больше, чем у пучка 2. Радиус траектории заряженной частицы в магнитном поле определяется формулой $R = \frac{mv}{|q|B}$. Альфа-частицы значительно массивнее бета-частиц, что приводит к большему импульсу $mv$ и, как следствие, к большему радиусу кривизны, что и наблюдается на рисунке.

Ответ: Пучок 3 представляет собой альфа-излучение ($\alpha$-частицы).