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實驗 電子荷質比的測定.

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1 實驗 電子荷質比的測定

2 目的 利用電子在均勻磁場中作等速率圓周運動,測定電 子的荷質比。 應用與湯木生不同的實驗方式測量電子荷質比。 應用光學進行微小現象之的觀測。

3 歷史 湯木生對陰極射線管內的射線,進行一系列實驗 實驗 I: 檢視負電荷是否在磁力的作用下與射線 分開,發現負電荷與射線是一起的。
實驗 II: 檢視射線是否被電場影響而偏折,發現 偏折的方向顯示它帶負電。 實驗 III: 年透過測定陰極射線在磁場和電場 的偏轉,獲得電子的電荷對質量的比值。

4 湯木生的實驗方式 於管中加一與射線垂直的磁場B發現射線亦作偏折 偏折方向也顯示射線帶負電。

5 湯木生的實驗方式 電場和磁場同時作用,調整電場磁場大小使射線不 偏折即 eE=evB ,v=E/B,由測出的E及B可得陰極射 線中粒子的速率v。 將電場除去則射線在磁場內形成一圓弧型,半徑 r=mv/eB → e/m=v/Br,將v代入得 e/m=E/B^2r。 發現從任何其他來源產生的帶負電粒子e/m值都相 同,顯示他們是同一粒子,被命名為電子。

6 電子槍 電子槍是一種能產生電子束的儀器。在電子顯微鏡 、粒子加速器(例如迴旋加速器)等,電子槍都扮演 著重要的角色。
電子槍內部有一鎢絲線圈,當電流流經線圈,線圈 被加熱;當線圈上的電子接收到的熱能超過電子的 束縛能,電子便會被激發而跑到線圈的外部。 此時若給予一靜電場,被加速的電子,會形成一電 子束,最後會通過一個金屬閘門,藉由調整閘門的 大小便能選擇電子束的粗細。

7 理論 電子束以速度 垂直射入均勻磁場 中,電子所受的 磁力恆垂直於磁場 及電子速度 ,故電子將在均勻 磁場中作等速率圓周運動,並以磁力為圓周運動之 向心力(centripetal force)(如圖一所示)

8 理論 由於電子從加速電壓V 獲得動能,故

9 後續發現 1901年,沃爾特考夫曼發現belta射線(高速電子流) 的電荷質量比隨速度增大而減小,由於電子電荷守 恆,因此實驗表明電子的質量隨速度的增加而增加, 成為狹義相對論的實驗基礎之一。 1909年密立坎Millicun設計的油滴實驗測得電子的電 量 ,故可理論計算出電子質量。

10 實驗儀器 望遠鏡(調整焦距使成像清晰) 真空球 望遠鏡組 固定架(用以測量電子軌跡直徑) 調整電子軌跡用 底座

11 實驗儀器 觀測示意圖 兩固定架接合處


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