Question

有一種質譜儀的結構如圖15-3所示.帶電粒子經過S₁和S₂之間的電場加速后，進入P₁、P₂之間的狹縫.P₁、P₂之間存在著互相正交的磁場B₁和電場E，只有在這一區域內不改變運動方向的粒子才能順利通過S₀上的狹縫，進入磁感應強度為B₂的勻強磁場區域后做勻速圓周運動，打在屏A′A上，并發出亮光.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，簡述其原理.

圖15-3

Answer 1

  原理(略)

解析:

設加速電場的加速電壓為U，可求得帶電粒子進入速度選擇器時的速度v.根據平衡條件知道，只有速度為v的帶電粒子才能被選擇.粒子做勻速圓周運動時，根據洛倫茲力充當向心力，建立q/m的關系.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.這一裝置叫速度選擇器，S₀以下的空間只存在磁場B₂，不存在電場,帶電粒子在洛倫茲力的作用下將做半徑為R(R=)的勻速圓周運動,qvB₂=mv²/R即qB₂=mE/B₁R.

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