Номер 7.17, страница 39 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VII. Квантовые явления - номер 7.17, страница 39.

Условие.

7.17 Определите направление линий магнитного поля, при котором отклонение частиц будет такое, как указано на рисунке 27.

Рис. 27

Решение.

Решение

На рисунке изображены траектории движения трёх видов частиц в магнитном поле: альфа-частиц (α), бета-частиц (β) и гамма-квантов (γ). Все они изначально движутся в одном направлении — вверх по рисунку. Направление силы, действующей на заряженную частицу в магнитном поле (силы Лоренца), определяется по правилу левой руки.

1. Гамма-излучение (γ) представляет собой поток фотонов, которые не имеют электрического заряда. Следовательно, магнитное поле на них не действует, и они продолжают движение прямолинейно, что и соответствует траектории γ.

2. Альфа-частица (α) — это ядро атома гелия, она имеет положительный заряд ($q_\alpha > 0$). Согласно правилу левой руки, если расположить ладонь так, чтобы четыре пальца были направлены по вектору скорости положительной частицы ($\vec{v}$), а вектор магнитной индукции ($\vec{B}$) входил в ладонь, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца ($\vec{F}_L$). В нашем случае скорость $\vec{v}$ направлена вверх, а частица отклоняется вправо (туда направлена сила $\vec{F}_L$). Чтобы при таком расположении пальцев большой палец указывал вправо, ладонь нужно развернуть к себе. Это означает, что линии магнитной индукции $\vec{B}$ должны быть направлены перпендикулярно плоскости рисунка, на наблюдателя.

3. Бета-частица (β) — это электрон, она имеет отрицательный заряд ($q_\beta < 0$). Направление силы Лоренца для отрицательной частицы будет противоположно направлению, определяемому правилом левой руки. Проверим: если магнитное поле направлено на наблюдателя, а скорость частицы вверх, то сила, действующая на положительный заряд, была бы направлена вправо. Так как заряд бета-частицы отрицательный, сила Лоренца будет направлена в противоположную сторону, то есть влево. Это в точности соответствует траектории β на рисунке.

Таким образом, наблюдаемая картина отклонения частиц возможна, если линии магнитного поля направлены перпендикулярно плоскости рисунка на наблюдателя.

Ответ: Линии магнитного поля направлены перпендикулярно плоскости рисунка, на наблюдателя.