Камера Вильсона — интерактивный симулятор

Что это за опыт

Камеру в 1911 году придумал шотландец Чарльз Вильсон, изучая образование облаков. В сосуде с пересыщенным паром пролетающая заряженная частица выбивает из атомов электроны — вдоль её пути возникает цепочка ионов, на которых пар мгновенно конденсируется в капельки. Невидимая частица оставляет видимый туманный след.

По форме следа частицу можно опознать. Тяжёлая медленная α (заряд +2e) сильно ионизирует газ и даёт жирный короткий след; лёгкий β-электрон петляет тонкой извилистой линией; быстрый мюон прошивает камеру длинным прямым пунктиром. Прибор впервые сделал треки отдельных частиц видимыми, а в 1932 году с его помощью Карл Андерсон открыл позитрон.

В симуляторе вы запускаете частицы по одной или включаете фоновый поток (радон и космос), меняете магнитное поле и видите, как треки искривляются: частицы разного знака закручиваются в разные стороны. За камеру Вильсон получил Нобелевскую премию 1927 года.

Формулы

Методичка к уроку

Как показать опыт за пять минут на проекторе или интерактивной доске:

• Кнопками «＋ Альфа», «＋ Бета» и «＋ Мюон» запускайте по одной частице и сравнивайте следы: жирный короткий у альфы, тонкий петляющий у беты, длинный прямой у мюона.
• Двигайте «Магнитное поле B» — треки искривляются, а в статах меняются радиусы r для альфы, беты и мюона; при B = 0 все следы становятся прямыми.
• Обратите внимание: α и β закручиваются в разные стороны — по направлению дуги класс определяет знак заряда.
• Слайдером «Жизнь следа» задайте, как долго держится туман, а тумблером «Фон» включите самопроизвольный поток частиц; разбор с задачами — в кнопке «📘 Как это работает».

Полная методичка с формулами, графиком, примером расчёта и задачами для самопроверки встроена в сам симулятор — кнопка «📘 Как это работает».

Частые вопросы

Похожие опыты

Опыт Резерфорда Капля Милликена Клетка Фарадея