Задание 2, страница 208 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

Применив к рисунку 213 правило левой руки, докажите, что $\alpha$-лучи — это поток частиц с положительным зарядом, $\beta$-лучи — поток частиц с отрицательным зарядом, а $\gamma$-лучи не заряжены.

Решение

Для доказательства воспользуемся правилом левой руки, которое определяет направление силы Лоренца, действующей на движущуюся в магнитном поле заряженную частицу. Сила Лоренца $F_Л$ равна $F_Л = |q|vB\sin\alpha$, где $q$ — заряд частицы, $v$ — ее скорость, $B$ — индукция магнитного поля, а $\alpha$ — угол между векторами скорости и магнитной индукции.

Предположим, что на гипотетическом рисунке 213, как это принято в подобных задачах, пучок излучения от радиоактивного источника движется вертикально вверх (вектор скорости $\vec{v}$ направлен вверх). Этот пучок проходит через однородное магнитное поле, вектор индукции которого $\vec{B}$ направлен перпендикулярно скорости, например, от наблюдателя в плоскость рисунка (обозначается символом ⊗).

α-лучи

Чтобы доказать, что α-лучи — это поток положительно заряженных частиц, применим правило левой руки. Расположим левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца были направлены по скорости частиц (вверх), а вектор магнитной индукции $\vec{B}$ входил в ладонь (ладонь обращена к нам). В этом случае отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление действия силы Лоренца — влево. Наблюдаемое на экспериментальных установках отклонение α-лучей влево подтверждает, что на них действует сила, направленная согласно правилу левой руки для положительного заряда.

Ответ: Траектория α-лучей отклоняется в магнитном поле в сторону, которая совпадает с направлением силы Лоренца для положительно заряженных частиц, определяемым по правилу левой руки. Следовательно, α-лучи — это поток частиц с положительным зарядом.

β-лучи

Чтобы доказать, что β-лучи — это поток отрицательно заряженных частиц, снова воспользуемся правилом левой руки. β-частицы (электроны) имеют отрицательный заряд. Для отрицательных частиц направление силы Лоренца противоположно тому, которое указывает большой палец. Расположив левую руку так же, как и в предыдущем случае (пальцы вверх, поле в ладонь), мы получим, что большой палец указывает влево. Так как заряд β-частиц отрицательный, сила Лоренца будет направлена в противоположную сторону, то есть вправо. Наблюдаемое отклонение β-лучей вправо доказывает их отрицательный заряд.

Ответ: Траектория β-лучей отклоняется в магнитном поле в сторону, противоположную направлению силы Лоренца для положительных частиц. Это означает, что β-лучи — это поток частиц с отрицательным зарядом.

γ-лучи

γ-излучение является видом электромагнитного излучения и состоит из γ-квантов, которые не имеют электрического заряда, то есть их заряд $q=0$. Сила Лоренца действует только на заряженные частицы. Так как заряд γ-квантов равен нулю, то и сила Лоренца, действующая на них в магнитном поле, равна нулю ($F_Л = 0$). По этой причине γ-лучи не испытывают отклонения в магнитном поле и продолжают свое движение по прямой. Это и наблюдается в экспериментах.

Ответ: γ-лучи не меняют направление своего движения в магнитном поле, поскольку на них не действует сила Лоренца. Следовательно, γ-лучи не заряжены.