خطوات الاستخدام
الخطوة 1: املأ القيم المطلوبة في حقول الإدخال بالأعلى بدقة.
الخطوة 2: تأكد من اختيار الوحدات المناسبة (مثل النسب المئوية، العملات، أو الوحدات الفيزيائية) إذا كانت متوفرة.
الخطوة 3: اضغط على زر الحساب لتطبيق الصيغة الرياضية ومعالجة البيانات فورياً.
الخطوة 4: راجع النتائج النهائية والرسوم البيانية الموضحة، واستخدم خطوات الحل لفهم العملية الحسابية بالتفصيل.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على قدرة الإيقاف بخطوات الحل كاملة.
الحل
نبدأ بحساب السرعة النسبية β لجسيم ألفا. كتلة جسيم ألفا ≈ 4 u = 3727.3 MeV/c². الطاقة الحركية 5 MeV، والطاقة الكلية = 3727.3+5=3732.3 MeV. نستخدم العلاقة γ = 1 + (KE/mc²) = 1 + 5/3727.3 ≈1.00134، ثم β = √(1 - 1/γ²) ≈ √(1-0.99733) = 0.0516. الآن نحسب العامل اللوغاريتمي: متوسط جهد التأين للهواء (I) ≈ 10*zTarget = 75 eV. ولكن القيمة الأدق للهواء ≈ 85.7 eV. نستعمل I=85.7 eV. نحسب اللوغاريتم: ln(2*m_e*c²*β² / (I*(1-β²))) = ln(2*0.511*0.00266 / (85.7e-3*0.9973)) = ln(0.002718 / 0.0855) = ln(0.03178) = -3.448. ثم نطرح β²: -3.448 - 0.00266 = -3.4507. ثم نضرب في العامل: (4π * e^4 * z² * density) / (m_e c² β²). نعلم أن 4π e^4/(m_e c²) = 0.3071 MeV cm²/g (ثابت). يصبح العامل: 0.3071 * (z²/β²) * density = 0.3071 * (4/0.00266) * 0.001225 = 0.3071 * 1503.8 * 0.001225 = 0.3071 * 1.842 = 0.566. ثم نضرب في القيمة اللوغاريتمية: dE/dx = 0.566 * (-3.4507) = -1.95 MeV/cm. الإشارة السالبة تعني فقدان طاقة. القيمة المطلقة 1.95 MeV/cm. للمقارنة، قدرة الإيقاف في الماء (كثافة 1 g/cm³، zTarget≈7.2، I≈75 eV) نحصل على dE/dx ≈ 200 MeV/cm تقريباً لأن الكثافة أعلى بكثير. هذا مثال يظهر تأثير الكثافة على قدرة الإيقاف.
الحل
لبروتون: كتلة البروتون ≈ 938.27 MeV/c². الطاقة الكلية = 938.27+150=1088.27 MeV. γ = 1+150/938.27=1.1599، β = √(1-1/1.1599²)=√(1-0.743)=0.507. β²=0.257. احسب العامل: 0.3071 * (1²/0.257) * 1 = 0.3071 * 3.891 = 1.195. اللوغاريتم: ln(2*0.511*0.257 / (0.075*(1-0.257))) = ln(0.2626 / (0.075*0.743)) = ln(0.2626/0.05573)=ln(4.713)=1.550. ثم نطرح β²: 1.550 - 0.257 = 1.293. dE/dx = 1.195 * 1.293 = 1.545 MeV/cm. لاحظ انخفاض قدرة الإيقاف مقارنة بجسيم ألفا عند 5 MeV لأن الطاقة أعلى بكثير. لجسيم ألفا بنفس الطاقة 150 MeV: z=2, كتلة 3727.3, γ=1+150/3727.3=1.0402, β=√(1-1/1.0402²)=√(1-0.923)=0.277, β²=0.0767. العامل: 0.3071*(4/0.0767)*1=0.3071*52.15=16.01. اللوغاريتم: ln(2*0.511*0.0767/(0.075*(1-0.0767)))=ln(0.0784/(0.075*0.9233))=ln(0.0784/0.06925)=ln(1.132)=0.124. ثم نطرح β²: 0.124-0.0767=0.0473. dE/dx=16.01*0.0473=0.757 MeV/cm. أي أن جسيم ألفا عند 150 MeV له قدرة إيقاف أقل من البروتون! هذا يوضح تأثير السرعة: الجسيمات الأثقل تكون أبطأ عند نفس الطاقة، وبالتالي قدرة إيقافها أعلى عند الطاقات المنخفضة، ولكن عند الطاقات العالية جداً، قد تنعكس العلاقة بسبب العامل اللوغاريتمي.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة قدرة الإيقاف.
قيم مُدخَلة قياسية
- العدد الذري للجسيم
- 10
- الطاقة (MeV)
- 50
- العدد الذري للهدف
- 10
- كثافة الهدف (غ/سم³)
- 50
قيم مُدخَلة مرتفعة
- العدد الذري للجسيم
- 100
- الطاقة (MeV)
- 85
- العدد الذري للهدف
- 100
- كثافة الهدف (غ/سم³)
- 85
قيم مُدخَلة منخفضة
- العدد الذري للجسيم
- 2
- الطاقة (MeV)
- 10
- العدد الذري للهدف
- 2
- كثافة الهدف (غ/سم³)
- 10
قيم مُدخَلة قياسية
- العدد الذري للجسيم
- 30
- الطاقة (MeV)
- 30
- العدد الذري للهدف
- 30
- كثافة الهدف (غ/سم³)
- 30
قيم مُدخَلة مرتفعة
- العدد الذري للجسيم
- 80
- الطاقة (MeV)
- 80
- العدد الذري للهدف
- 80
- كثافة الهدف (غ/سم³)
- 80
قيم مُدخَلة منخفضة
- العدد الذري للجسيم
- 10
- الطاقة (MeV)
- 10
- العدد الذري للهدف
- 10
- كثافة الهدف (غ/سم³)
- 10