Протон и альфа-частица, имеющие одинаковые скорости v=10 км\сек, влетают в однородное магнитное поле с индукцией В=0,5 Тл, перпендикулярное их скоростям. Найти отношения периодов обращения частиц отношения радиусов их траекторий.
Отношение радиусов траекторий определяется как отношение линейных размеров частиц, так как центробежные силы для них одинаковы: r_a / r_p = (m_a v_a^2) / (m_p v_p^2) = (4 m v^2) / (m * v^2) = 4
Итак, отношения периодов обращения частиц и отношение радиусов их траекторий равны соответственно 2 и 4.
Для протона имеем заряд e=1,610^(-19) Кл и массу m=1,6710^(-27) кг, для альфа-частицы - заряд E=2e и массу M=4m.
Период обращения частиц в магнитном поле определяется формулой:
T = 2πm / (|q|B)
Для протона:
T_p = 2πm / (|e|B) = 2π 1,6710^(-27) / (1,610^(-19) 0,5) = 2,1*10^(-6) сек
Для альфа-частицы:
T_a = 2πM / (|E|B) = 2π 41,6710^(-27) / (21,610^(-19) 0,5) = 22,110^(-6) сек = 4,2*10^(-6) сек
Отношение периодов обращения:
T_a / T_p = 4,210^(-6) / 2,110^(-6) = 2
Отношение радиусов траекторий определяется как отношение линейных размеров частиц, так как центробежные силы для них одинаковы:
r_a / r_p = (m_a v_a^2) / (m_p v_p^2) = (4 m v^2) / (m * v^2) = 4
Итак, отношения периодов обращения частиц и отношение радиусов их траекторий равны соответственно 2 и 4.