Mnamo 1912, mwanasayansi wa Uskoti aitwaye Charles Wilson aligundua kifaa kinachohitajika kurekodi kwa uhuru nyimbo za chembe zilizoshtakiwa. Uvumbuzi wa kamera hiyo ulimpa Wilson fursa mwaka 1927 kutunukiwa tuzo ya heshima ya juu kabisa katika nyanja ya fizikia, Tuzo ya Nobel.

Muundo wa kifaa

Kamera ya ukungu, au vinginevyo huitwa chumba cha wingu, inachukuliwa kuwa chombo kidogo na kifuniko kilichofanywa kwa nyenzo kama vile kioo chini ya chumba kuna pistoni.

Kifaa kimejaa kwa sababu ya ulaji wa mvuke uliojaa ether, pombe, au maji ya kawaida, husafishwa kwanza kwa vumbi na kuweka ndani yake: hii ni muhimu ili chembe, wakati wa kuruka, hazihifadhiwe na vituo vya condensation vilivyo kwenye molekuli za maji.

Baada ya kujaza chumba na mvuke, pistoni hupunguzwa, basi, kutokana na tukio la upanuzi wa adiabatic, baridi ya haraka ya mvuke hutokea, ambayo inakuwa supersaturated. Chembe za kushtakiwa, kupitia uwezo wote wa chumba, huacha nyuma ya minyororo ya ioni. Mvuke, kwa upande wake, huunganisha kwenye ions, na kuacha nyimbo - athari za chembe.

Kanuni ya uendeshaji wa kifaa

Kutokana na ukweli kwamba katika nafasi chini ya utafiti hutokea mara kwa mara supersaturation na mvuke wa vituo mbalimbali vya condensation(ions zinazoambatana na njia ya chembe ya kusonga kwa kasi), matone madogo ya kioevu yanaonekana juu yao. Kiasi cha matone haya huongezeka kwa muda, na wakati huo huo inakuwa inawezekana kurekodi yao;

Chanzo cha nyenzo zinazosomwa ni ama ndani ya chumba au moja kwa moja nje yake. Katika kesi wakati iko nje ya chumba, chembe zinaweza kuruka kwenye dirisha ndogo la uwazi lililo juu yake. Usikivu wa kifaa kuhusiana na muda wa muda unaweza kutofautiana kutoka kwa sehemu 0.01 za sekunde hadi 2 - 3 sekunde, wakati huu ni muhimu kwa supersaturation inayotaka ya condensation ya ioni.

Ikifuatiwa mara moja kusafisha kiasi cha kazi cha chumba, hii inafanywa ili kurejesha usikivu wake. Chumba cha Wilson hufanya kazi tu katika hali ya mzunguko. Mzunguko mmoja kamili ni takriban sawa na dakika.

Kusonga chumba cha ukungu kwenye uwanja wa sumaku kunaweza kusababisha uwezo wake wa kibinafsi kuongezeka mara kadhaa. Hii ni kutokana na ukweli kwamba kati hiyo ina uwezo wa kupiga njia ya ndege ya chembe za kushtakiwa, ambayo huamua kasi yao pamoja na ishara ya malipo.

Maombi maarufu zaidi ya kifaa

Kwa kutumia chemba ya mawingu mwaka wa 1932, mwanafizikia wa majaribio kutoka Marekani aitwaye Carl David Anderson aliweza kutambua maudhui ya positron ya miale ya cosmic.

Wa kwanza ambao walikuja na wazo la kuweka chumba cha ukungu katika eneo la uwanja wenye nguvu wa sumaku walikuwa wanafizikia wa Soviet D.V. Watafiti wa Soviet waliamua, pamoja na msukumo, ishara za mashtaka na sifa za kiasi cha chembe kama wingi na kasi, ambayo ikawa mafanikio ya kuvutia katika fizikia ya Soviet kwa kiwango cha kimataifa.

Ubadilishaji wa Kifaa

Mnamo 1948, mafanikio yalitokea katika uwanja wa fizikia uboreshaji wa kamera Wilson, mwandishi wa maendeleo kama hayo alikuwa mwanafizikia wa Kiingereza Patrick Blackett, ambaye alipokea Tuzo la Nobel kwa uvumbuzi wake. Mwanasayansi ameunda toleo linalodhibitiwa la chumba cha ukungu. Aliweka vihesabio maalum kwenye kifaa ambacho hurekodiwa na kamera yenyewe "huzindua" kamera ili kuona vitendo vya aina hii.

Chumba kipya cha Wilson kilichoboreshwa, kinachofanya kazi kwa njia sawa, inakuwa hai zaidi, na kuna ongezeko kubwa la ufanisi wake.

Udhibiti wa chumba cha ukungu, iliyoundwa na Blackett, husaidia kuhakikisha kasi ya juu katika eneo la upanuzi wa kati ya gesi, kama matokeo ambayo inawezekana kwa kamera kufuatilia ishara kutoka kwa vihesabu vya nje na kujibu zaidi. .

Wilson aliishi kuona mabadiliko ya ubongo wake, aliita jaribio hilo kuwa na mafanikio na kutambua umuhimu wa kutumia toleo la kifaa kilichowasilishwa na Patrick Blackett.

Thamani ya kifaa

Chumba cha Wilson kilikuwa kifaa cha kipekee kwa nusu ya kwanza ya karne ya 20, na kuinua heshima ya fizikia katika ulimwengu wote wa kisayansi. Iliruhusu wanafizikia kufuatilia ufuatiliaji wa chembe zilizochajiwa na kuwasilisha uvumbuzi huu kwa umma.

faida

• Chumba cha wingu kilikuwa chombo cha kwanza ulimwenguni ambacho kingeweza kufuatilia nyimbo za chembe zilizochajiwa.
• Kifaa hiki kinatumika kwa mafanikio katika uwanja wa sumaku.
• Chumba cha wingu kilichukua jukumu muhimu katika kusoma muundo wa idadi kubwa ya vitu (rubidium na kadhalika).
• Kwa kutumia chumba cha ukungu, wanafizikia waliweza kujifunza mionzi ya nyuklia na miale ya cosmic.

Minuses

• Kwa kuzingatia ongezeko la shinikizo katika chumba, wakati huo huo muda wa muda unaohitajika kupima usikivu wa kifaa pia huongezeka kwa fizikia huita wakati wa kufa.
• Uendeshaji wa chumba cha wingu unahitaji shinikizo la anga 0.1 hadi 2, basi operesheni ya kifaa inakuwa ngumu, ambayo inahusiana moja kwa moja na glasi ya chumba;
• Kamera hairuhusu otomatiki kamili ya data.

Wilson chumba.

Chumba cha Wilson (Mchoro 38.1) kilivumbuliwa na mwanafizikia wa Uskoti Charles Wilson mnamo 1910-1912. na ilikuwa mojawapo ya zana za kwanza za kurekodi chembe zilizochajiwa. Uendeshaji wa kamera inategemea mali ya condensation ya matone ya maji kwenye ioni zilizoundwa kando ya wimbo (ufuatiliaji) wa chembe. Ujio wa chumba cha wingu haukufanya tu kuona nyimbo za chembe, lakini pia ilifanya iwezekane "kutambua" chembe hizi (malipo, nishati), na pia kutoa nyenzo nyingi mpya, ambazo zilitumika kama msingi wa uvumbuzi fulani muhimu.

Kielelezo 38.1.

Kanuni ya uendeshaji wa chumba cha wingu ni rahisi sana. Inajulikana kuwa ikiwa shinikizo la sehemu ya mvuke wa maji linazidi shinikizo la kueneza kwa joto fulani, ukungu na umande huweza kuunda. Kiashiria cha oversaturation S ni uwiano wa shinikizo la sehemu kwa shinikizo la kueneza kwa joto fulani. Kwa kufidia kwa hiari ya mvuke katika hewa safi, viwango vya juu vya kueneza vinahitajika ( S~ 10), lakini ikiwa kuna chembe za kigeni angani ambazo zinaweza kutumika kama vituo vya kufidia, basi uundaji wa microdroplets unaweza kuanza kwa viwango vya chini. S.

Chembe zinazozalishwa wakati wa kuoza kwa mionzi zina nishati ya kutosha ya ionize idadi kubwa ya molekuli za gesi zinazounda kati. Ioni zinazoundwa wakati wa kupita kwa chembe huvutia molekuli za maji kwa ufanisi kutokana na asymmetry ya usambazaji wa malipo katika molekuli hizi. Kwa hivyo, chembe iliyotolewa wakati wa kuoza kwa mionzi, ikiruka kupitia njia iliyojaa maji, inapaswa kuacha nyuma ya njia ya matone ya maji. Inaweza kuonekana na kupiga picha kwenye sahani ya picha kwenye chumba cha wingu.

Chumba cha wingu ni silinda iliyojaa pombe na mvuke wa maji. Chumba hicho kina bastola, ikiteremshwa haraka kwa sababu ya upanuzi wa adiabatic, kushuka kwa joto na mvuke hupata uwezo wa kubana kwa urahisi (index ya supersaturation 1).< S< 10). Влетающие через отверстие в камере частицы вызывают ионизацию молекул среды, то есть появление туманного следа – трека частицы. Вследствие того, что частицы обладают разными энергиями, размерами и зарядами, треки от различных частиц выглядят по-разному. Например, трек электрона выглядит тоньше и прерывистей, чем трек, полученный при пролете значительно более массивной альфа-частицы.

Mionzi ya nyuma daima iliyopo katika angahewa bado haionekani. Vyanzo vya asili vya mionzi ni pamoja na miale ya cosmic, kuoza kwa mionzi ya elementi za miamba, au hata kuoza kwa mionzi ya elementi katika viumbe hai. Chombo, chumba cha wingu cha wingu, ni kifaa rahisi ambacho hufanya iwezekanavyo kuchunguza na kurekodi kifungu cha mionzi ya ionizing. Kimsingi, kifaa kinaruhusu uchunguzi usio wa moja kwa moja wa utoaji wa mionzi ndani ya mipaka ya mazingira. Ubunifu huo ulipokea jina lake la chumba cha wingu kwa heshima ya mvumbuzi wake, mwanafizikia wa Uskoti Charles Thomson Rhys Wilson.

Utafiti mwanzoni mwa karne ya 20, uliofanywa kwa ushiriki wa Cloud Chamber, ulifikia kilele cha ugunduzi wa chembe za msingi:

• Positron
• Neutroni
• Muon
• Kaon (K-meson)

Kuna aina tofauti za kamera za wingu. Kifaa cha aina ya uenezi ni rahisi kutengeneza nyumbani kuliko aina zingine. Muundo wa aina ya uenezaji una chombo kilichofungwa, eneo la juu ambalo lina joto na eneo la chini limepozwa.

Kifaa cha Wilson katika muundo wake wa asili. Muundo rahisi sana, lakini ni uvumbuzi ngapi wa ajabu ambao umefanywa kutokana na kifaa hiki

Wingu ndani ya chombo huundwa kutoka kwa mvuke wa pombe (methanol, nk). Sehemu ya juu ya joto ya chumba hutengeneza hali ya uvukizi wa pombe.

Mvuke unaosababishwa hupungua, huanguka chini na kuunganishwa, na kuishia kwenye eneo la chini la baridi la chombo.

Kiasi cha nafasi kati ya juu na chini ya chombo kinajazwa na wingu la mvuke uliojaa kupita kiasi. Wakati chembe chaji yenye nguvu (minururisho) inapopitia mvuke, chembe hiyo bila shaka huacha njia ya uionishaji.

Molekuli za pombe na maji zina mali ya vipengele vya polar, hivyo huvutiwa na chembe za ionized.

Wakati molekuli za pombe na maji zinakuja karibu na ioni katika eneo la mvuke iliyojaa, condensate ya droplet huundwa. Njia ya condensate inabakia kuonekana kwa chanzo cha mionzi.

Jinsi ya kufanya chumba cha wingu na mikono yako mwenyewe

Kutengeneza kamera iliyotengenezwa nyumbani na wingu kunahitaji vifaa na vifaa vifuatavyo:

1. Chombo cha kioo cha uwazi (plastiki) na kifuniko.
2. Isopropyl pombe (daraja la dawa 99% pombe).
3. Barafu kavu na trei ya barafu.
4. Nyenzo za kunyonya.
5. Karatasi nyeusi nene.
6. Tochi yenye mwangaza wa juu.
7. Pedi ndogo ya kupokanzwa ya matibabu.

Mtungi wa kawaida wa glasi tupu unaweza kuwa chombo kizuri. Pombe ya Isopropyl inapatikana kutoka kwa maduka ya dawa nyingi kwa namna ya analog - pombe ya matibabu.

Mchoro wa kifaa cha Wilson: 1 - chombo cha cylindrical; 2 - tray ya maji; 3 - plunger ya shaba; 4 - clamp ya maabara; 5 - kutoka kwa calibrator; 6 - kutoka pampu; 7 - block ya mbao; 8 - msingi wa simu; 9 - ugavi wa nguvu; 10 - chombo cha utupu cha spherical

Jambo kuu ni kwamba pombe ya matibabu ni angalau 99% ya wiani. Methanoli pia inaweza kutumika kwa ajili ya miradi ya nyumbani, lakini fahamu kwamba dutu hii ina kiwango cha juu cha sumu.

Nyenzo za kunyonya zinaweza kubadilishwa kwa mafanikio na sifongo au kipande cha kujisikia. Tochi ya LED inafaa kwa kuangaza.

Hata matumizi ya kazi ya tochi haijatengwa. Kwa njia, kamera ya simu ni muhimu kwa kupiga picha athari za mionzi.

Kuweka zana za utafiti nyumbani

Mchakato wa kukusanya vifaa huanza na kipande cha sifongo, ambacho kinawekwa kwenye sehemu ya chini ya jar. Inashauriwa kurekebisha kwa uangalifu nyenzo kwa kipenyo cha jar ili sifongo hutegemea kuta na isianguke ikiwa jar imegeuka.

Kuongeza kiasi kidogo cha plastiki au resin chini ya jar itahakikisha kwamba sifongo au kujisikia imeunganishwa. Usitumie mkanda wa wambiso au gundi, kwani mafusho ya pombe yatafuta kwa urahisi nyenzo kama hizo.

Kifaa cha nyumbani: 1 - chumba giza; 2 - chombo kioo; 3 - pedi ya joto ya matibabu; 4 - barafu kavu; 5 - boriti ya tochi; 6 - tray kwa barafu kavu; 7 - nyenzo za spongy; 8 - mvuke wa pombe

Hatua inayofuata ni kukata mduara kutoka kwa karatasi nene nyeusi, sawa na sura ya duara kwenye eneo la ndani la kifuniko kinachofunga jar. Tumia mduara wa karatasi uliokatwa ili kufunika sehemu ya ndani ya kifuniko.

Kuingiza karatasi inahitajika ili kuondokana na athari ya kutafakari. Kwa kuongezea, karatasi pia hufanya kazi kwa kiwango fulani kama kinyonyaji.

Ili kuhakikisha kufunga kwa uhakika, ni busara pia kushikamana na kuingiza karatasi kwa kutumia plastiki au resin. Kifuniko kilichobadilishwa kwa njia hii kinaweza kuwekwa kwenye shingo ya jar.

Hata hivyo, kwanza kuna (mkopo wa) pombe ya isopropyl. Kujaza hufanyika kwa kuzingatia kueneza kamili kwa sifongo (au kujisikia), lakini bila kioevu kikubwa cha wazi.

Njia rahisi zaidi ya kufikia kiwango sahihi ni kumwaga pombe mpaka kioevu kinashughulikia kabisa nyenzo za sifongo. Kisha futa ziada.

Mchakato wa kiteknolojia na kamera

Utahitaji mahali ambapo kuna masharti ya kuunda giza kamili (kwa mfano, chumbani ya wasaa au bafuni bila madirisha). Unahitaji kuweka barafu kavu kwenye tray iliyopangwa tayari.

Geuza mtungi wa glasi (chumba cha wingu kilichotengenezwa nyumbani) juu chini na uweke kwenye barafu. Kaa katika nafasi hii kwa kama dakika 10.

Hizi ni picha za kuvutia zinazoonekana ndani ya chemba ya mawingu. Mionzi sio tu uwezo wa kuua vitu vyote vilivyo hai. Anaweza pia kuchora vizuri sana

Baada ya baridi kwa dakika kumi, chukua pedi ya joto ya matibabu, ujaze na maji ya moto na kuiweka juu ya chumba cha wingu cha Wilson cha nyumbani (yaani, kuiweka chini ya jar).

Pedi ya kupokanzwa huamsha mchakato wa uvukizi wa pombe. Matokeo yake, wingu la mvuke iliyojaa pombe huundwa. Ni wakati wa kuweka giza kabisa chumba (au chumbani) ambapo utafiti unafanywa.

Unachohitajika kufanya ni kuwasha tochi na kuelekeza mwangaza kupitia kuta za chumba cha wingu iliyoundwa. Kinyume na msingi wa wingu la pombe, athari za mionzi ya ionizing itaonekana wazi ndani ya mfereji.

Wanaweza kupigwa picha kwa urahisi. Na ikiwa unachukua mfululizo wa picha, unaweza baadaye kufanya uchambuzi unaofaa wa kiwango cha mionzi kulingana na wao.

Kuhusu usalama wa mchakato

Licha ya ukweli kwamba pombe ya isopropyl inachukuliwa kuwa salama ikilinganishwa na methanoli, dutu hii husababisha sumu wakati inatumiwa ndani. Pombe pia ni dutu inayowaka sana.

Tabia hizi za pombe ya isopropyl zinapaswa kukumbushwa. Wakati wa kufanya utafiti, inashauriwa kuweka dutu mbali na vyanzo vya joto au moto wazi.

Barafu kavu katika mchakato wa usablimishaji ni jambo la rangi. Hata hivyo, ikiwa mchakato huo unafanyika kwenye chombo kilichofungwa, chombo kinaweza kulipuka kutokana na kuundwa kwa shinikizo la juu.

Barafu kavu pia ina mali hatari. Hii, kwa namna fulani, ina uwezo wa kusababisha baridi na kuwasiliana moja kwa moja kwa muda mrefu. Inashauriwa kuvaa glavu wakati wa kushughulikia barafu kavu.

Pia, usihifadhi barafu kavu kwenye chombo kisichopitisha hewa. Mchakato wa usablimishaji wa barafu kali kavu ndani ya gesi unaambatana na kuongezeka kwa shinikizo. Ikiwa hii itatokea kwenye chombo kilichofungwa, kilichofungwa, chombo kinaweza kupasuka.

Mazoezi ya vitendo na chumba cha wingu

Ikiwa kuna chanzo cha mionzi, unaweza kuiweka karibu na chumba cha wingu ili kuona athari ya wazi ya mionzi.

Kutafiti viwango vya mionzi nyumbani ni mchakato wa kuvutia na wa elimu. Unaweza kuona matukio mengi ya kuvutia ambayo hayawezi kuonekana kwa njia ya kawaida

Baadhi ya bidhaa na nyenzo za kila siku zina mionzi. Kwa mfano:

• nati ya Brazil,
• ndizi,
• takataka za paka,
• kioo cha uranium.

Chumba cha wingu cha DIY hukuruhusu kuchunguza mbinu za ulinzi wa mionzi. Unaweza kuweka kila aina ya vifaa kati ya chanzo cha mionzi na chumba cha wingu cha nyumbani, na hivyo kuamua upinzani wao kwa mionzi.

Unaweza, kwa mfano, kujifunza athari za shamba la magnetic kwa kuunda moja ndani ya mipaka ya kamera ya wingu.

Chembe zenye chaji chanya na zenye chaji hasi huunda nyimbo zilizopinda katika mwelekeo tofauti zinapoonekana kwenye uga.

Vyumba vya mawingu na Bubble

Chumba cha Bubble kwa kweli ni muundo unaohusiana kutoka kwa kikundi cha vigunduzi vya mionzi. Uendeshaji wa kifaa unategemea kanuni sawa ambazo Cloud Cloud Chamber hutumia.

Kubuni ya chumba cha Bubble: 1 - buffer ya maji; 2-fluorocarbon C3F8; 3 - maji ya majimaji (propylene glycol); 4 - sensorer acoustic; 5 - mvukuto; 6 - kamera za video; 7 - chombo cha shinikizo

Tofauti pekee ni kwamba kioevu chenye joto kali hutumiwa kuendesha chumba cha Bubble, badala ya mvuke iliyojaa. Kifaa kina silinda ambayo imejaa kioevu kilichochomwa hadi joto juu ya kiwango chake cha kuchemsha.

Dutu ya kawaida ni hidrojeni kioevu. Kawaida uwanja wa sumaku hutumiwa kwenye chumba cha Bubble.

Kutokana na nyongeza hii, mionzi ya ionizing husafiri kwa njia ya ond, kwa mujibu wa kasi yake, malipo na uwiano wa wingi.

Vyumba vya Bubble kawaida ni kubwa kuliko vyumba vya wingu. Aina hii ya kifaa ni ngumu zaidi kutengeneza, lakini inafungua uwezekano mkubwa wa kufuatilia chembe za msingi zenye nguvu zaidi.

Nyongeza ya video kwa mada ya utafiti wa chembe za msingi

WILSON CAMERA, kigundua chembe ya wimbo. Iliundwa na C. T.R. Wilson mnamo 1912. Katika chemba ya wingu, athari za chembe zilizochajiwa huonekana kwa sababu ya msongamano wa mvuke uliojaa juu ya ayoni unaoundwa na chembe inayosonga ya chaji katika gesi. Matone ya kioevu yaliyoundwa kwenye ioni hukua hadi saizi kubwa, na kwa taa yenye nguvu ya kutosha inaweza kupigwa picha. Supersaturation inafanikiwa kwa upanuzi wa haraka (karibu adiabatic) wa mchanganyiko wa gesi na mvuke na imedhamiriwa na uwiano wa shinikizo p 1 ya mvuke kwa shinikizo p 2 ya mvuke iliyojaa kwenye joto lililoanzishwa baada ya upanuzi. Kiasi cha supersaturation kinachohitajika kwa ajili ya malezi ya matone kwenye ions inategemea asili ya mvuke na ishara ya malipo ya ion. Kwa hivyo, mvuke wa maji huunganisha hasa juu ya ions hasi, mvuke wa pombe ya ethyl - kwenye chanya. Katika chumba cha Wilson, mchanganyiko wa maji na pombe hutumiwa mara nyingi zaidi, katika kesi hii supersaturation inayohitajika p 1 / p 2 ≈1.62, ambayo ni kiwango cha chini cha maadili yote iwezekanavyo.

Chembe zinazochunguzwa zinaweza kutolewa na chanzo kilichowekwa ndani ya chumba, au kuingia kwenye chumba kupitia dirisha lililo wazi kwao. Asili na sifa za chembe zinazochunguzwa zinaweza kuamuliwa kutoka kwa urefu wa njia na kasi ya chembe. Ili kupima wakati wa chembe za Wilson, kamera imewekwa kwenye uwanja wa sumaku; Ili kuunda chembe za sekondari, sahani za nyenzo zenye mnene zimewekwa kwenye chumba cha Wilson, na kuacha mapungufu kati yao ili kuchunguza athari za chembe.

Chumba cha Wilson kinaweza kutumika katika kinachojulikana hali ya kudhibitiwa, kinapowashwa na kifaa cha kufyatua ambacho huchochewa wakati chembe iliyo chini ya uchunguzi inapoipiga. Jumla ya muda wa mzunguko wa chumba cha kawaida cha Wilson ni ≥ 1 dakika. Inajumuisha muda unaohitajika kwa upanuzi wa polepole (utakaso), wakati unaohitajika kuacha harakati za gesi, na wakati wa kuenea kwa mvuke katika gesi. Taa za flash zenye nguvu nyingi hutumiwa kama vyanzo vya mwanga wakati wa kupiga picha za nyimbo.

Kwa msaada wa kamera ya Wilson, uvumbuzi kadhaa ulifanywa katika fizikia ya nyuklia na fizikia ya msingi ya chembe. Ya kushangaza zaidi kati yao yanahusishwa na utafiti wa mionzi ya cosmic: ugunduzi wa mvua nyingi za hewa (1929), positron (1932), ugunduzi wa athari za muons, ugunduzi wa chembe za ajabu. Katika miaka ya 1950 na 60, chumba cha Wilson kilikuwa karibu kubadilishwa kabisa na chumba cha Bubble, ambacho kilikuwa cha haraka na kwa hiyo kinafaa zaidi kwa matumizi ya accelerators za kisasa za kushtakiwa.

Lit.: Das Gupta N., Ghosh S. Cloud chamber na matumizi yake katika fizikia. M., 1947; Wilson J. Wilson chumba. M., 1954; Kanuni na mbinu za usajili wa chembe za msingi. M., 1963.

Kama tulivyoona, mionzi ya mionzi ina athari ya ionizing na picha. Vitendo hivi vyote viwili ni sifa ya chembe zinazochajiwa haraka na X-rays, ambazo ni mawimbi ya sumakuumeme. Ili kujua ikiwa mionzi ya mionzi ina malipo, inatosha kuifunua kwa uwanja wa umeme au sumaku.

Fikiria jaribio lifuatalo. Dawa ya mionzi 1 (kwa mfano, punje ya radiamu) imewekwa kwenye kisanduku kilichohamishwa (Mchoro 377, a) mbele ya pengo nyembamba katika kizigeu cha 2 cha risasi. Hebu tusakinishe sahani ya picha 3 upande wa pili wa kupasuka, tutaona mstari mweusi juu yake - picha ya kivuli cha kupasuka. Kwa hivyo sehemu ya risasi huzuia miale ya mionzi; na hupita katika umbo la boriti nyembamba kwenye mwanya. Hebu sasa tuweke sanduku kati ya miti ya sumaku yenye nguvu (Mchoro 377, b) na tena tuweke sahani ya picha katika nafasi ya 3. Baada ya kukuza sahani, hatutapata juu yake sio moja, lakini kupigwa tatu, ambayo ya kati inalingana na uenezi wa rectilinear wa boriti kutoka kwa maandalizi kwa njia ya mpasuko.

Mchele. 377. Upotovu wa mionzi ya mionzi na shamba la magnetic: a) trajectories ya mionzi katika uwanja wa magnetic (mduara uliopigwa ni makadirio ya miti ya sumaku; mistari ya shamba inaelekezwa kwetu kutoka zaidi ya ndege ya kuchora); c) karatasi yenye unene inachukua kabisa mionzi, 1 - dawa ya mionzi, 2 - skrini ya risasi, 3 - sahani ya picha, 4 - karatasi yenye unene.

Kwa hivyo, katika uwanja wa sumaku, boriti ya mionzi ya mionzi imegawanywa katika sehemu tatu, mbili ambazo zinapotoshwa na shamba kwa mwelekeo tofauti, na ya tatu haina uzoefu wa kupotoka. Vipengele viwili vya kwanza ni mikondo ya chembe zenye chaji kinyume. Chembe zenye chaji chanya huitwa chembe au mionzi. Chembe zenye chaji hasi huitwa chembe au mionzi. Uga wa sumaku hugeuza chembe dhaifu zaidi kuliko chembe. Sehemu ya upande wowote, ambayo haina uzoefu wa kupotoka kwenye uwanja wa sumaku, inaitwa mionzi.

mionzi hutofautiana sana kutoka kwa kila mmoja katika mali, hasa katika uwezo wao wa kupenya jambo. Ili kujifunza uwezo wa kupenya wa mionzi ya mionzi, unaweza kutumia kifaa sawa (Mchoro 377, c). Tutaweka skrini za unene unaoongezeka kati ya sampuli ya 1 na mpasuko, kuchukua picha mbele ya uwanja wa sumaku, na kumbuka ni kwa unene gani wa skrini athari za kila aina ya miale zitatoweka.

Inatokea kwamba uchaguzi wa chembe hupotea kwanza. chembe huingizwa kabisa na karatasi yenye unene wa karibu (Mchoro 377, c; 378, a). Mtiririko wa chembe hudhoofika kwa kuongezeka kwa unene wa skrini na humezwa kabisa wakati skrini ya alumini ina unene wa milimita kadhaa (Mchoro 378, 6). Kupenya zaidi ni mionzi. Unene wa safu ya alumini karibu haina kudhoofisha nguvu ya mionzi.

Mchele. 378. Kufyonzwa kwa mionzi ya mionzi na maada

Dutu zilizo na idadi kubwa ya atomiki zina athari kubwa zaidi ya kunyonya kwa mionzi; katika suala hili, mionzi ni sawa na x-rays. Kwa hivyo, risasi inadhoofisha boriti ya mionzi kwa takriban mara mbili (Mchoro 378, c).

Tofauti katika mali ya mionzi inaonyeshwa wazi katika chumba kinachoitwa Wilson - kifaa cha kuchunguza njia za chembe za kushtakiwa haraka. Chumba cha wingu (Kielelezo 379) ni silinda ya kioo 1 yenye kifuniko cha kioo ambacho pistoni 2 inaweza kusonga Kiasi cha silinda juu ya pistoni imejaa hewa iliyojaa maji (au pombe) mvuke. Wakati pistoni inapopunguzwa ghafla, hewa ndani ya chumba hupungua kwa sababu ya upanuzi wa haraka. Mvuke wa maji inakuwa supersaturated, yaani, hali ni kuundwa kwa condensation mvuke kwenye viini condensation (ona Volume I, § 300). Bidhaa za ionization ya hewa zinaweza kutumika kama viini vya condensation. Ioni hizo hugawanya molekuli za maji na kuzivutia zenyewe, na hivyo kuwezesha ufupishaji. Chembe za vumbi pia zinaweza kutumika kama viini vya condensation, lakini wakati wa kufanya kazi na chumba cha wingu, hewa ndani yake husafishwa kabisa.

Mchele. 379. Wilson chumba (mchoro rahisi): 1 - kioo silinda, 2 - pistoni, 3 - illuminator, 4 - kamera. Hewa juu ya pistoni imejaa mvuke wa maji

Hebu mvuke katika chumba iwe katika hali ya supersaturation. Chembe yenye chaji ya haraka inayoruka kwenye chemba huacha msururu wa ayoni kwenye njia yake. Droplet hutua kwenye kila ayoni, na mwelekeo wa chembe huonekana kama njia ya ukungu. Kwa kuangazia athari za ukungu kutoka upande na taa yenye nguvu 3 (Kielelezo 379), unaweza kuzipiga picha kupitia kifuniko cha kamera ya uwazi. Picha kama hizo zinaonyeshwa kwenye Mtini. 380 na 381. Kwa kutumia njia hii ya ajabu, tuna fursa ya kuchunguza njia ya ndege (kufuatilia) ya chembe moja. Njia za ukungu hazipo kwenye chumba kwa muda mrefu, hewa inapokanzwa, inapokea joto kutoka kwa kuta za chumba, na matone hupuka. Ili kupata athari mpya, ni muhimu kuondoa ions zilizopo kwa kutumia shamba la umeme, kukandamiza hewa na pistoni, kusubiri hadi hewa ndani ya chumba, moto wakati wa kukandamiza, baridi, na kufanya upanuzi mpya.

Mchele. 380. Athari na chembe katika chumba cha mawingu. Chembe hutolewa na dawa ya mionzi iliyowekwa kwenye sehemu za chini za chumba: a) chembe: vyumba kwenye uwanja wa sumaku unaoelekezwa kwa ndege ya muundo; b) chembe: uwanja wa sumaku unaelekezwa kwetu

Mchele. 381. Picha ya nyimbo kwenye chumba cha mawingu kilichowekwa kwenye uwanja wa sumaku na kuwashwa na mionzi. Juu - eneo la chanzo: 1 - dawa ya mionzi, 2 - skrini ya risasi iliyo na mpasuko, - boriti ya mionzi

Thamani ya chemba ya wingu kama chombo halisi huongezeka sana ikiwa imewekwa katika uwanja wa sumaku, kama vile wanafizikia wa Soviet Pyotr Leonidovich Kapitsa (1894-1984) na Dmitry Vladimirovich Skobeltsyn (b. 1892) walivyofanya. Sehemu ya sumaku hupiga trajectories ya chembe (Mchoro 380). Mwelekeo wa bend ya kufuatilia inaruhusu mtu kuhukumu ishara ya malipo ya chembe; Kwa kupima radius ya trajectory, unaweza kuamua kasi ya chembe ikiwa wingi wake na malipo yanajulikana (tazama § 198).

Urefu wa athari za chembe katika hewa kwenye shinikizo la anga ni karibu na chini sana kuliko urefu wa athari za chembe nyingi. Ufuatiliaji wa chembe ni mafuta zaidi kuliko athari za chembe, ambayo inaonyesha uwezo wa chini wa ionizing wa mwisho.

Katika Mtini. 381 inaonyesha chemba ya wingu iliyowekwa kwenye uwanja wa sumaku na kuwashwa na chanzo cha mionzi. Mihimili ya mionzi haijapotoshwa na uwanja wa sumaku, na njia zao kwenye chumba lazima ziwe mistari iliyonyooka kutoka kwa chanzo. Hakuna alama za mstari kama hizo kwenye picha. Kwa hivyo, mionzi haiachi mlolongo unaoendelea wa atomi za ionized katika njia yake. Athari ya mionzi kwenye maada inakuja chini ya kugonga kwa nadra kwa elektroni kutoka kwa atomi, ambayo kasi ya juu hutolewa kwa sababu ya nishati ya quanta; elektroni hizi basi huzalisha ionization ya atomi za kati. Njia za elektroni kama hizo, zilizopigwa na shamba la sumaku, zinaonekana kwenye Mtini. 381. Wengi wa elektroni hutoka kwenye kuta za chumba.

Hebu tukumbuke kwa kumalizia kwamba vitu vingi vya mionzi hutoa aina moja tu ya chembe - ama chembe au chembe. Utoaji wa chembe mara nyingi (lakini si mara zote) unaambatana na utoaji wa mionzi.