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Teilchendetektoren
- Ablenkung von bewegten geladenen Teilchen
im Magnetfeld
Auf bewegte geladene
Teilchen, wirkt im Magnetfeld die Lorentz-Kraft. Richtung und Stärke der Kraft hängen von drei Größen ab:
Elektrische Ladung der Teilchen (Q)
Geschwindigkeit der Teilchen (v)
Magnetische Flußdichte (B)
Die Lorentz-Kraft
wird wie folgt berechnet:
In den hier betrachteten
Fällen steht das Magnetfeld senkrecht zur Bewegungsrichtung und man
kann vereinfacht schreiben:
F = vQB
Rechte-Hand-Regel
Um
die Richtung der Ablenkung zu bestimmen, kann man die Rechte- Hand-Regel verwenden.
An der rechten Hand spreizt man Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger so ab,
dass sie die drei Achsen eines Koordinatensystems bilden. Der Daumen wird
in Richtung der technischen Stromrichtung gehalten, der Zeigefinger
in Richtung der Magnetfeldlinien. Der Mittelfinger zeigt nun in Richtung
der Lorentz-Kraft.
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Mit Hilfe dieser Regel
kann man die folgende Skizze leicht verifizieren.
Unterscheidung der
Teilchen nach ihrer Ladung
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Negativ
und positiv geladene Teilchen werden in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt.
So können die Ladungen der detektierten Teilchen unterschieden werden.
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Unterscheidung der
Teilchen nach ihrem Impuls
Teilchen
mit einem größeren Impuls p werden weniger abgelenkt, als Teilchen
mit kleinerem Impuls. Bei bekanntem Bahnradius r kann man den Impuls der
detektierten Teilchen bestimmen. Man erkennt den Zusammenhang auch beim Gleichsetzen der entsprechenden Formeln für Lorentz-Kraft (QvB) und Zentripetalkraft
(mv²/r).
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