Вопрос школьника
Угол между прорезями во вращающихся дисках в опыте Штерна составляет 90°. Прорезь образует угол 2°. Средняя скорость частиц, попадающих в вакуумную камеру, 450 м/с. В каком интервале скоростей детектор фиксирует частицы?
Ответ от учителя
В опыте Штерна электроны проходят через два вращающихся диска с прорезями, расположенными под углом 90° друг к другу. Если электрон попадает в прорезь одного диска, то он не попадает в прорезь другого диска и не достигает детектора. Если же электрон не попадает в прорезь одного диска, то он попадает в прорезь другого диска и достигает детектора.
Угол, образованный прорезью, равен 2°. Это означает, что прорезь занимает 2/360 = 1/180 часть окружности диска. Угол между прорезями равен 90°, поэтому расстояние между прорезями на окружности диска равно 1/4 длины окружности диска.
Средняя скорость частиц, попадающих в вакуумную камеру, равна 450 м/с. Для того чтобы электрон попал в прорезь диска, его скорость должна быть направлена под углом к прорези, равным 1/2 угла прорези. Таким образом, угол между направлением движения электрона и прорезью диска равен 1°.
Чтобы электрон попал в прорезь диска, его скорость должна быть достаточно близка к направлению прорези. Размер прорези на окружности диска равен 1/180 длины окружности диска. Если скорость электрона отличается от направления прорези на угол, больший, чем 1/180, то он не попадет в прорезь.
Таким образом, детектор фиксирует частицы со скоростями, отличающимися от направления прорези на угол, меньший, чем 1/180. Это означает, что детектор фиксирует частицы со скоростями, лежащими в интервале от 449,998 м/с до 450,002 м/с.
