Symulacja interaktywna
Symulacja rozpraszania cząstek alfa
Polecenie
Uruchom symulację i zbadaj wpływ różnych czynników na kąt rozproszenia cząstki , padającej na jądro atomowe zawarte w cienkiej metalowej folii.
1. Wybierz materiał, z którego wykonana jest folia.
Liczba atomowa Z i liczba masowa A jądra atomowego każdego dostępnego pierwiastka oraz RIndeks dolny jj - promień tego jądra ujęte są w tabeli. Ten ostatni podany jest w femtometrach, czyli w jednostkach 10Indeks górny -15-15 m.
pierwiastek | Z | A | RIndeks dolny jj (fm) |
---|---|---|---|
Al | 13 | 27 | 3,6 |
Ti | 22 | 48 | 4,4 |
Fe | 26 | 56 | 4,6 |
Cu | 29 | 63 | 4,8 |
Ag | 47 | 107 | 5,7 |
Au | 79 | 197 | 7,0 |
2. Wybierz parametr zderzenia b pomiędzy cząstką a jądrem w dostępnym zakresie od 1 fm do 100 fm.
3. W wersji zaawansowanej – wybierz energię kinetyczną cząstki w zakresie dostępnym w pierwszej dekadzie XX wieku.
4. Obejrzyj tor lotu cząstki i zanotuj wartość kąta rozproszenia .
5. Postępuj zgodnie z zasadą „zmieniaj tylko jedną wielkość na raz” i zbadaj wpływ tej wielkości na kąt rozproszenia.
Do dzieła!
Praca z symulacją jest wygodniejsza po przełączeniu na widok pełnoekranowy.
Wybierz metal, z którego wykonana jest folia. Zbadaj zależność kąta rozproszenia od parametru zderzenia – wybierz w tym celu co najmniej 8‑10 różnych wartości parametru i przeprowadź symulację dla każdej z nich. Wynikiem symulacji będzie sporządzony przez Ciebie wykres badanej zależności.
Wybierz metal, z którego wykonana jest folia oraz parametr zderzenia rzędu promienia jądra RIndeks dolny jj wybranego metalu. Zbadaj zależność kąta rozproszenia od początkowej energii kinetycznej cząstki . Wybierz w tym celu wszystkie dostępne wartości tej energii i przeprowadź symulację dla każdej z nich. Sporządź wykres badanej zależności – będzie on wynikiem symulacji.
Zbadaj zależność kąta rozproszenia od właściwości jądra, z którego wykonana jest folia. Wybierz dowolny parametr zderzenia w zakresie 4‑8 fm oraz dowolną początkową energię kinetyczną cząstki . Przeprowadź symulację dla wszystkich dostępnych pierwiastków. Wynikiem symulacji będzie wykres zależności parametru zderzenia od liczby atomowej Z jądra.
Rozstrzygnij następującą hipotezę: Uzyskana zależność nie odzwierciedla wpływu promienia jądra na kąt rozproszenia. Uzasadnij swoje rozstrzygnięcie.
Przygotuj prezentację (czas trwania maksymalnie 3‑4 minuty), w której ujmiesz wyniki któregokolwiek z trzech symulowanych eksperymentów, zaproponowanych powyżej. Prezentacja powinna zawierać, w swym podsumowaniu, interpretację uzyskanych wyników.
Wyliczany i pokazywany w symulacji kąt rozproszenia jest dany wzorem:
w którym:
to ładunek elementarny
to stała dielektryczna próżni
to liczba atomowa wybranego pierwiastka
to początkowa energia kinetyczna cząstki
to parametr zderzenia.
Wstaw każdą z trzech wielkości do jednej z dwóch kategorii.
<span aria-label="E indeks dolny, k, koniec indeksu dolnego" role="math"><math><msub><mi>E</mi><mn>k</mn></msub></math></span>, <span aria-label="b" role="math"><math><mi>b</mi></math></span>, <span aria-label="Z" role="math"><math><mi>Z</mi></math></span>
Wzrost tej wielkości powoduje wzrost kąta rozproszenia | |
---|---|
Wzrost tej wielkości powoduje spadek kąta rozproszenia |
Symulacja pozwala na zbadanie wpływu różnych czynników na kąt rozproszenia cząstki , padającej na jądro atomowe zawarte w cienkiej metalowej folii. Wyznaczany w symulacji kąt rozproszenia jest dany wzorem:
w którym:
to ładunek elementarny
to stała dielektryczna próżni
to liczba atomowa wybranego pierwiastka
to początkowa energia kinetyczna cząstki
to parametr zderzenia.
W symulacji dostępne są do wyboru pierwiastki, których parametry zawarte są w przedstawionej dalej tabeli.
pierwiastek | Z | A | RIndeks dolny jj (fm) |
---|---|---|---|
Al | 13 | 27 | 3,6 |
Ti | 22 | 48 | 4,4 |
Fe | 26 | 56 | 4,6 |
Cu | 29 | 63 | 4,8 |
Ag | 47 | 107 | 5,7 |
Au | 79 | 197 | 7,0 |
Wstaw każdą z trzech wielkości do jednej z dwóch kategorii.
<span aria-label="E indeks dolny, k, koniec indeksu dolnego" role="math"><math><msub><mi>E</mi><mn>k</mn></msub></math></span>, <span aria-label="b" role="math"><math><mi>b</mi></math></span>, <span aria-label="Z" role="math"><math><mi>Z</mi></math></span>
Wzrost tej wielkości powoduje wzrost kąta rozproszenia | |
---|---|
Wzrost tej wielkości powoduje spadek kąta rozproszenia |
Korzystając z kalkulatora (lub innego narzędzia) wyznacz kąt rozproszenia dla żelaza, jeżeli energia cząstki wynosi 6 MeV, a parametr zderzenia to 6 fm. Wartości stałych zaczerpnij z dostępnych ci źródeł.