Реферат: Элементарные частицы в виде корпускул и волн и модель атома

где I – электронный ток на электрод, U - анодное напряжение и I/е - число электронов, достигающих электрода в единицу времени.

Рис. 2. Схема установки для определения массы электрона по давлению электронного луча.

1 - катод; 2 - анод; 3 - бомбардируемый электрод; 4 - электронный луч.

Если в уравнение (4) подставить численные значения для e и m , то получим:

[Г]*, I[ a], U[в] (4a)

Примеры и применения. Определение силы, с которой действует электронный луч на анод в рентгеновской трубке, применяемой в медицине (с электрическими параметрами I = 1 а, U = 250 кв); согласно равенству (2.4а) сила F = 0,175 Г.

Определение силы воздействия протонов в космотроне (масса m_H ; m/ m_H = 1835) при I = 1 а и U = 3*10⁹ в сила F = 800 Г (в течение 10^-7 сек).

Определение силы тяги космического корабля (с плазменным ионным двигателем на ионах цезия (m_Cs / m = 5*10² ); при токе I = 10³ а и напряжении U = 10⁴ в сила тяги F_s ≈ 17 кГ . Если F известно, то, подставляя остальные данные в уравнение (4), можно определить неизвестную массу атома.

Методы определения удельного заряда электрона е/ m .

а) Метод торможения вращающейся проволочной катушки. Согласно Толману и Стюарту в движущемся твердом теле (например, в катушке из проволоки, вращающейся вокруг оси с большой скоростью, рис. 3) при его внезапном затормаживании вследствие инерции электронов возникает импульс тока.

Изменение механического импульса электронов проводимости M_e v , возникающее при торможении тела до полной остановки в течение времени t₂ – t₁ приводит к появлению импульса тока . Так как

, то

или

, (4б)

где R, ом - сопротивление проволочной катушки; l , см - ее длина; v , см/сек = 2π rn - линейная скорость вращения катушки; n , 1/сек - число оборотов катушки в секунду; e , а*сек - заряд электрона; М _e , вт*сек³ /см² - полная масса всех движущихся электронов; I , а - мгновенный ток; F_e , вт*сек/см - сила инерции всех электронов в катушке.

Измеряя баллистическим методом величину , можно рассчитать значение е/М _e и, зная полное число квазисвободных электронов в катушке, найти величину отношения e/ m .

Рис.3. Схема метода определения отношения заряда электрона к его массе (е/ m) при резком торможении вращающейся проволочной катушки.

1 - гальванометр; 2 - вращающаяся катушка.

б) Метод электроннолучевой трубки, помещенной в поле земного магнетизма. На электронный луч с силой тока I действует со стороны магнитного поля с индукцией В отклоняющая (центростремительная) сила, равная F_ц = [I xB ].

При сечении электронного луча, равном 1 см² , концентрации электронов n и скорости электронов v₀ , выражение для плотности тока j имеет вид:

(5)

(j [а/см² ], n [1/см² ], e [а*сек], v₀ [см/сек]).

Сила, действующая на один электрон (n=1 ), равна:

F_ц = e [v₀ xB ] или F_ц = e v₀ B sin α (6)

(F_ц [вт*сек/см ], е [а*сек ], v₀ [см/ сек ], В [в*сек /см² ], α - угол между векторами v₀ и В ). Направление силы совпадает (в случае положительно заряженной частицы) с направлением поступательного движения винта с правой резьбой, когда направление его вращения совпадает с направлением поворота вектораv₀ по кратчайшему пути к вектору В . Направление силы, действующей на отрицательно заряженную частицу, будет противоположным.

В однородном магнитном поле (B₀ = const) при v₀ = const сила F_ц будет постоянной. Если, кроме того, векторы v₀ и В взаимно перпендикулярны, то частица будет двигаться по кругу. Радиус круга может быть найден из условия, что “магнитная” центростремительная сила F_ц равна центробежной силе F_z :