Question

有一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)如圖15-3所示.帶電粒子經(jīng)過(guò)S₁和S₂之間的電場(chǎng)加速后，進(jìn)入P₁、P₂之間的狹縫.P₁、P₂之間存在著互相正交的磁場(chǎng)B₁和電場(chǎng)E，只有在這一區(qū)域內(nèi)不改變運(yùn)動(dòng)方向的粒子才能順利通過(guò)S₀上的狹縫，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，打在屏A′A上，并發(fā)出亮光.記錄下亮光所在的位置，量取狹縫到亮光的距離d，即可求出帶電粒子的比荷，簡(jiǎn)述其原理.

圖15-3

Answer 1

  原理(略)

解析:

設(shè)加速電場(chǎng)的加速電壓為U，可求得帶電粒子進(jìn)入速度選擇器時(shí)的速度v.根據(jù)平衡條件知道，只有速度為v的帶電粒子才能被選擇.粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力，建立q/m的關(guān)系.在P₁、P₂之間,由qvB₁=qE可知，只有速度為v=E/B₁的粒子才能通過(guò).這一裝置叫速度選擇器，S₀以下的空間只存在磁場(chǎng)B₂，不存在電場(chǎng),帶電粒子在洛倫茲力的作用下將做半徑為R(R=)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),qvB₂=mv²/R即qB₂=mE/B₁R.

    由上式得，式中B₁、B₂是人為加上去的，R可測(cè)量，這樣便可以求帶電粒子的比荷q/m.