Ответьте на вопросы, страница 208 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему под воздействием магнитного поля радиоактивный луч распадается на три пучка?

2. Почему пятно на экране, созданное отрицательными частицами, растянутое?

1. Почему под воздействием магнитного поля радиоактивный луч распадается на три пучка?

Радиоактивное излучение, испускаемое некоторыми атомными ядрами, не является однородным. Оно представляет собой смесь трех различных видов излучений, названных альфа-($α$), бета-($β$) и гамма-($γ$) излучениями. Эти компоненты различаются по своей физической природе и, в частности, по электрическому заряду. Альфа-частицы ($α$) — это ядра атомов гелия, они несут положительный электрический заряд. Бета-частицы ($β$) — это электроны, они несут отрицательный заряд. Гамма-кванты ($γ$) — это электромагнитное излучение (фотоны), они электрически нейтральны. Когда этот смешанный пучок излучения попадает в магнитное поле, на движущиеся заряженные частицы начинает действовать сила Лоренца $F = qvB\sin\alpha$. Направление этой силы зависит от знака заряда $q$. В результате положительно заряженные альфа-частицы отклоняются в одну сторону, отрицательно заряженные бета-частицы отклоняются в противоположную сторону, а на нейтральные гамма-кванты сила Лоренца не действует ($q=0$), и они продолжают двигаться прямолинейно. Таким образом, магнитное поле разделяет исходный луч на три отдельных пучка в соответствии с зарядом составляющих его частиц.

Ответ: Радиоактивный луч состоит из трех типов частиц: положительно заряженных альфа-чаcтиц, отрицательно заряженных бета-частиц и нейтральных гамма-квантов. Магнитное поле отклоняет положительные и отрицательные частицы в противоположные стороны, а на нейтральные частицы не действует, что и приводит к разделению луча на три пучка.

2. Почему пятно на экране, созданное отрицательными частицами, растянутое?

Пятно на экране, созданное отрицательными частицами (бета-частицами, то есть электронами), является растянутым из-за того, что эти частицы испускаются в процессе бета-распада с разной кинетической энергией и, соответственно, с разной скоростью. При бета-распаде энергия, выделяющаяся в реакции, распределяется между дочерним ядром, бета-частицей и антинейтрино. Из-за этого бета-частицы имеют непрерывный энергетический спектр — от почти нулевых значений до некоторого максимального значения. Степень отклонения заряженной частицы в магнитном поле зависит от ее скорости. Радиус кривизны траектории частицы в магнитном поле определяется формулой $r = \frac{mv}{qB}$, где $m$ — масса частицы, $v$ — ее скорость, $q$ — заряд, а $B$ — индукция магнитного поля. Из формулы видно, что частицы с большей скоростью имеют больший радиус траектории и отклоняются слабее, в то время как частицы с меньшей скоростью имеют меньший радиус траектории и отклоняются сильнее. Поскольку бета-частицы в пучке имеют целый диапазон скоростей, они отклоняются на разные углы. В результате на экране вместо одной точки образуется вытянутое, «растянутое» пятно.

Ответ: Пятно растянуто потому, что бета-частицы, из которых состоит этот пучок, испускаются с непрерывным набором скоростей. Магнитное поле отклоняет частицы с разными скоростями на разные углы, что и приводит к «размазыванию» пятна на экране.