Номер 7, страница 18, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Квантовая физика. Глава VI. Атомное ядро и ядерная энергетика. Параграф 25. Атомное ядро - номер 7, страница 18.

Условие.

7. Определите по рисунку 25.2, каковы заряды частиц, входящих в состав $\alpha$, $\beta$ и $\gamma$-лучей.

Рис. 25.2

Решение.

Решение

На движущуюся в магнитном поле заряженную частицу действует сила Лоренца, которая отклоняет частицу от прямолинейной траектории. Направление этой силы зависит от знака заряда частицы и определяется по правилу левой руки. На нейтральные (незаряженные) частицы магнитное поле не действует.

В соответствии с изображением, радиоактивное излучение, состоящее из α-, β- и γ-частиц, проходит через магнитное поле, направленное от северного полюса (N) к южному (S), то есть вправо-влево. Однако, для того чтобы траектории частиц отклонялись влево и вправо в плоскости рисунка, вектор магнитной индукции $\vec{B}$ должен быть перпендикулярен вектору скорости частиц $\vec{v}$ и плоскости их отклонения. В подобных задачах принято считать, что магнитное поле направлено перпендикулярно плоскости рисунка. Будем считать, что поле направлено от наблюдателя (вглубь листа). Скорость $\vec{v}$ всех частиц направлена вверх.

Заряд γ-частиц (квантов)

На рисунке видно, что траектория γ-лучей не искривляется в магнитном поле. Это означает, что сила Лоренца на них не действует. Поскольку частицы движутся ($v \neq 0$) и находятся в магнитном поле ($B \neq 0$), отсутствие силы свидетельствует о том, что их электрический заряд равен нулю.

Ответ: γ-частицы (кванты) являются электрически нейтральными, их заряд равен 0.

Заряд α-частиц

Траектория α-лучей отклоняется влево. Для определения знака заряда применим правило левой руки. Расположим левую руку так, чтобы линии магнитной индукции (направленные от нас, в плоскость рисунка) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по движению частиц (вверх). Тогда отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы, действующей на положительный заряд. В нашем случае большой палец указывает влево, что совпадает с направлением отклонения α-частиц. Следовательно, α-частицы заряжены положительно.

Ответ: α-частицы имеют положительный заряд. (α-частица – это ядро атома гелия $^4_2He$, её заряд составляет $+2e$, где $\text{e}$ – элементарный заряд).

Заряд β-частиц

Траектория β-лучей отклоняется вправо, то есть в сторону, противоположную отклонению α-частиц. Если применить правило левой руки так же, как и для α-частиц (пальцы вверх, поле в ладонь), то большой палец укажет влево. Поскольку β-частицы отклоняются в противоположную сторону (вправо), это означает, что они имеют отрицательный заряд. Сила, действующая на отрицательный заряд, направлена в сторону, противоположную той, что указывает большой палец в правиле левой руки.

Ответ: β-частицы имеют отрицательный заряд. (β-частица – это электрон $e^-$, его заряд равен $-e$, где $\text{e}$ – элементарный заряд).