Sa arătat mai sus că devierea experimentată de particule încărcate în câmpuri electrice și magnetice depinde de încărcătura specifică a particulelor. Prin urmare, prin măsurarea abaterii poate fi determinată de e / m.
Dacă viteza inițială este cunoscută și se poate stabili un anumit mod într-un experiment pentru a determina e / m este suficientă pentru a măsura mărimea particulelor sau deviere de câmpuri electrice sau magnetice și în formulele (10) sau (14) pentru a calcula e / m.
Dacă viteza particulei nu este cunoscută, atunci pentru a determina este necesară e / m și utilizarea deflexie electrice și magnetice.
1. Un exemplu al primului grup de metode de determinare a taxei specifice este metoda de focalizare magnetică. Montajul experimental este prezentat în Fig.4. Electronii emiși de catodul K, accelerați de câmpul electric creat între catod și diafragma 1. Diafragma D D 1 are o deschidere circulară al cărei centru coincide cu axa fasciculului.
Diafragma D 2 trece numai acei electroni care se deplasează de-a lungul generatoarelor unui con cu un unghi de deschidere 2 α. Pentru diafragma D 2 electronii se deplasează în zona axială cu un omogenă câmp magnetic de inducție B generat de solenoidul și cad pe ecran fosfor E. Conform rezultatelor obținute anterior, electronii în acest caz mișcare de-a lungul unei spirale cilindrice, în care perioada de tratament (vezi. (17,1 )) a electronului nu depinde de valoarea. audio din direcția vitezei sale inițiale și este determinată numai de valorile e / m și B. După fiecare electroni bobinaj va traversa axa fasciculului la distanțe h. 2 h. din diafragma D 1. unde h - etapa helix. La aceste puncte secțiunea transversală fasciculului este mai mică, adică în care fasciculul de electroni este focalizat. Prin ajustarea amplitudinea câmpului magnetic, se poate asigura concentrarea a fost realizată pe ecran E. adică la o distanță de l diafragmă D 1. Condiții fascicul de focalizare pe ecran sunt l = nh. unde n = 1,2,3. Substituind expresie h (18), și luând în considerare,
că viteza de electroni este determinat υ 0 tensiune U. aplicată între catod K și diafragma D 1.
În cele din urmă, pentru l = nh au l =
unde d - distanța dintre catod și anod; S - aria suprafeței catodului este egală cu aria suprafeței anodului; ε 0 - electric constant.
Astfel, caracteristica volt-ampere unei diode vacuum permite determinarea raportul e / m.
3. Un exemplu al metodei de determinare e / m folosind câmpuri magnetice și electrice este metoda Thomson.
Esența metodei este de a compensa devierea electronilor cauzată de câmpul magnetic, acțiunea simultană a unui câmp electric. În cazul în care câmpul electric și magnetic sunt reciproc perpendiculare și dirijat în așa fel încât primul dintre ele tinde să devieze de electroni în sus, în jos, iar a doua, direcția rezultată va depinde de echilibrul de forțe F e și F m,
Să ne aflăm condițiile egalității armelor (19) v viteza și substituie valoarea sa în ecuația (14).
Obținem tg β = e B 2 l. unde m E
Astfel, cunoscând unghiul de deviere β. B. induse de câmp magnetic și câmpul electric, compensarea abaterii, este posibil să se determine valoarea e / m.
4. Determinarea e / m în câmpuri electrice și magnetice încrucișate pot fi efectuate cu ajutorul dispozitivelor de vid cu două electrozi - diode. Această metodă este cunoscută în fizică ca metodă pentru magnetron. Metodă Titlu asociată cu cea utilizată în configurația dioda de câmpuri electrice și magnetice ale acestor câmpuri este identică cu configurația din magnetroane - dispozitive utilizate pentru generarea undelor electromagnetice în regiune cu microunde. Esența metodei este următoarea.
Fie A între anod cilindric și catod cilindric K (fig. 5a), dispuse de-a lungul anod, un potențial U o diferență. crearea
câmp electric E r. îndreptate radial de la anod la catod, iar câmpul magnetic este perpendicular pe câmpul electric.
În absența unui câmp magnetic (B = 0), electronii prin câmp electric E r între anod și catod se deplasează rectiliniu de la catod la anod (Fig. 5b). La aplicarea unui câmp magnetic slab a cărui direcție este paralelă cu axa electrozilor, traiectoria electronilor este curbată sub forța Lorentz, dar ele ajung la anod. La o anumită valoare critică a inducției câmpului B = B kr magnetic. cale
curbat, astfel încât, atunci când electronii ajung la anod vectorul viteză direcționată tangențial la anod. În cele din urmă, un câmp magnetic suficient de puternic, atunci când B> B cr. electronii nu cad pe anod. Valoarea B nu este constantă kr
Valoarea pentru această unitate și depinde aplicată între anod și catod diferența de potențial U a.
Calculul exact al traiectoriei de mișcare a electronilor în magnetron complicată, deoarece electron se deplasează radial într-un câmp electric neuniforma. Cu toate acestea, în cazul în care raza r a catodului este mult mai mică decât raza anodului b. electronul descrie o cale care este aproape de circulară, deoarece
intensitatea câmpului electric care accelerează electronii vor fi maxime în regiunea catod. Dacă B = raza B cr a traiectoriei circulare a electronului R, așa cum se vede din
Figura 5, este egală cu jumătate din raza anodului: R = b / 2. Prin urmare, în conformitate cu (13) avem
Astfel, pentru a determina încărcătura specifică a electronului prin anodul magnetronului suficientă pentru a măsura diferența de potențial U a. un anod și o rază b critică
valoarea câmpului magnetic de inducție B kr. în care curentul de anod dispare.
Experimentele pentru a măsura taxa specifică de e / m de particule încărcate au condus la descoperirea existenței electronilor. Folosind conceptele de legi de emisie thermionic electroni au fost explicate, efectul fotoelectric, cu emisie în câmp, metale conductivitate. Prin studierea deformarea particulelor încărcate în câmpuri electrice și magnetice pot fi găsite nu numai taxa specifică de electroni, dar, de asemenea, ioni. Cunoașterea masei ionilor poate fi găsit, iar masa atomilor substanței. Prin urmare, e / m ionii de gaz de măsurare este metoda importantă și precisă de determinare a maselor atomice și este utilizat pe scară largă în fizica modernă. În acest scop, dispozitivele speciale, denumite în mod colectiv spectrograf de masă (dacă poziția grinzilor este determinată prin metoda fotografică) sau Spectrometre de masă (grinzi, atunci când înregistrarea metode electrice).
DESCRIERE UNITATE PENTRU STABILIREA prestatiei electronului DE magnetronul
În acest laborator funcționează taxa specifică a electronului este determinată de una dintre metodele avute în vedere - de magnetron. Pentru a face acest lucru într-un cadru de laborator cu ajutorul unei lămpi cu doi electrozi cu un anod cilindric și catod. Lampa cu catod este situat pe axa anodului, așa cum este prezentat în Fig. 5. Între anod și catod atașat
diferența de potențial creează un câmp electric radial E r. Electronii emisi de catod sunt accelerați de acest domeniu și să ajungă la anod. La aplicarea magnetice
vector câmp B r netic care este perpendicular inducerea r vectorul E. traiectoria electronilor este curbată, iar la o anumită valoare B = kr B (pentru un anumit U a) prin intermediul curentului I o
lampă ar trebui să scadă brusc la zero, așa cum se arată prin linia punctată în graficul I a de la B (fig. 6), în cazul în care viteza inițială a electronilor este aceeași.
De fapt, electronii emisi de catod au diferite viteze inițiale, iar curentul este redus anod nu instantaneu, dar gradat (linia solidă în Fig. 6). Prin urmare, ca valoarea cr B primește inducție magnetică corespunzătoare
curba la punctul de inflexiune I a = f (B).
Diagrama schematică a configurării de laborator este prezentată în Fig.7. Lampă cu doi electrozi este plasat în interiorul unui solenoid lung L, generează un câmp magnetic. Între anod și catod de dioda se aplică o diferență de potențial U a. care se măsoară cu un voltmetru V.
Curentul anod I a măsurat prin microammeter diode. bobina solenoidului alimentat de la o sursă de curent constant U c. Circuitul electrovalvei A are, de asemenea, un ampermetru pentru măsurarea curentului I c prin solenoid. Catodul este o lampă cu filament, care este alimentat de la o sursă de curent continuu, iar U n este o sursă de electroni.
Pentru a determina încărcătura specifică de e / m între anod și catod atașat o anumită diferență de potențial U a este măsurat și dependența curentului anod I un al electrovalvei curentului I c:
I a = f (I c). Complotat I a = f (I c) și punctul de inflexiune