实验一荷质比之测量.PDFVIP

實驗一實驗一 荷質比之測量荷質比之測量 實驗一實驗一 荷質比之測量荷質比之測量 一、 目的 ： 以電子在電磁場中所受之電磁力(Lorentz force)之偏轉現 象，測量電子電荷量 (e 庫倫)與質量(m 公斤)之比值 。 二、 原理 ： 陰極射線(cathode ray)剛被發現的時候 ，我們還不瞭解它是 由哪些物質組成的 。而荷質比的測定為這射線的組成提供了一 些基本概念。更重要的是，發現了從不同陰極表面發射的粒子 都具有相同的荷質比 。這證明了陰極射線必定由物質的基本成 份所組成 ，任何金屬中都存在這種成份，現在把這種基本成份 制式我們現在所知的電子 。在電極陰極端加熱鎢絲，當鎢絲表 面溫度足夠時 ，電子即有足夠的動能脫離鎢絲表面，此時電子 會往陽極走 ，此陰極陽極之電壓差即為加速電壓 。假設電子 V 速度為υ ，此時可得到電子速度為： 2eV υ = (1) m 在此電子的路徑加一垂直磁場 B使電子產生偏折 ，並作半徑為 R 之圓周運動 。此時電子所受之偏折向心力與半徑電磁力之關 係可寫為 ： 2 mυ F = eBυ = (2) R 整理 (2)式可得： e υ = (3) m RB 再把(1)式代入(3)式可得： e 2V = 2 2 (4) m B R 在本實驗中(如圖一) ，半徑r可以由顯示幕上面的偏向半徑來計 算，關係如下 ： R 2 = (R − y )2 + x 2 2 2 ⇒ R = x + y (5) 2y 圖一 若利用電場力等於磁場力即 eυB = eE ，可得到： E υ = (6) B 把(6)式代入(1)式可得到： e E 2 = 2 (7)