Magnetosztatika » Szóráskísérlet mágneses vonzócentrummal

Jelenség leírása

Vízszintes asztalon indigópapír segítségével megörökíthetjük egy nagyméretû guruló acélgolyó nyomvonalát. Helyezzünk el egy mágnest az asztalon, és vizsgáljuk meg a mellette más-más távolságra elhaladó golyó pályáját!

Eszközök

állandó mágnes, hosszú vonalzó vagy mérőszalag, indigópapír, szögmérő

Magyarázat

A feladat útmutatása alapján egyszerûen elkészíthetjük az acélgolyók pályájának vizsgálatához szükséges kísérleti elrendezést. Érdemes viszonylag nagy tömegû golyót és érzékeny indigópapírt használni, hogy a nyomvonalak minél jobban látszódjanak. Fontos az is, hogy az asztallap nagyon pontosan vízszintes legyen. A golyókat célszerû egy kis lejtõ adott magasságú pontjából indítani, így a gurítás sebességének nagysága és iránya pontosan beállítható.

Major Zsuzsanna (Friedrich Eugens Gymnasium, I. o. t.) méréseit egy 2 cm átmérõjû acélgolyóval végezte. A mágnest a gurítás síkja alatt helyezte el, így a golyó nem ütközhetett a mágnesnek. Az 1. ábrán azonos kezdõsebességgel, de a mágnestõl különbözõ d távolságban haladó egyenesek mentén indított golyók nyomvonala látható. Megfigyelhetjük, hogy a mágnestõl távol haladó golyók pályáját csak kis mértékben módosította a mágnes, míg a mágneshez közelebb guruló golyók jelentõsen eltérültek. A két legkisebb d értékhez tartozó gurításnál a golyókat ,,befogta'' a mágnes; pályájuk a mágnes körüli térrészre korlátozódott.

1. ábra. A golyók pályái

A 2. ábrán az \alpha eltérülési szög látható az ütközési paraméternek nevezett d mennyiség függvényében.

2. ábra. A golyók \alpha eltérülési szöge az ütközési paraméter függvényében

Az acélgolyók eltérülése hasonlít egy csillag gravitációs erõterében haladó égitest mozgására. A távolság négyzetével fordított arányban csökkenõ gravitációs erõtérben a testek hiperbola, esetleg parabola, vagy ,,befogás'' esetén ellipszis alakú pályán mozognak. A mágnes erõtere azonban sokkal bonyolultabb, függ a mágnes alakjától és a pólusainak elhelyezkedésétõl, így a pálya alakjának egyszerû matematikai leírása nem adható meg. Annyit mindenesetre állíthatunk, hogy a nagy impulzusú, a mágnestõl messze haladó mozgás pályagörbéje hiperbolaszerû, míg ,,befogás'' esetén a pálya szabálytalan spirál alakú.

Megjegyzés. Az itt ismertetett kísérlethez hasonló ,,szóráskísérletekkel'' az atomi, vagy atomoknál sokkal kisebb részecskék közötti erõhatásra, kölcsönhatásra lehet következtetni. A szóródó részecske energiáját változtatva, illetve az eltérülés szögébõl az ütközési paraméterre következtetve, a szóródó részecskék összeszámlálásával szinte le lehet ,,tapogatni'' a kölcsönhatást. A fizika történetében a legelsõ és talán leghíresebb szóráskísérlet Rutherford kísérlete volt, amely az atommag felfedezéséhez vezetett.

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Major Zsuzsanna
  URI STRING  
/show/647/F-H-C
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
609,104 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0007
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0091
Total Execution Time  0.0098
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0005   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('e9d408fa549f9f233eaba9f7f0225733''18.232.31.206''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1675523561) 
0.0005   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0011   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '647' 
0.0007   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '647' 
0.0007   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '647' 
0.0002   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '647' 
0.0002   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '647' 
0.0002   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '647' 
0.0004   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '647'