تبلیغات
وبلاگ مختص رشته تکنولوژی صنایع شیمیایی - آزمایش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الكترون ) قسمت دوم
وبلاگ مختص رشته تکنولوژی صنایع شیمیایی

 

میدان مغناطیسی B  را طوری قرار می دهند كه برسرعتv   عمود باشد . الكترون در عین حال در میدان مغناطیسی هم قرار می گیرد و نیرویی از طرف این میدان بر آن وارد می شود كه عمود بر سرعت و بر میدان خواهد بود . اگر این نیرو را بصورت حاصلضرب برداری نشان دهیم برابر است با:

  

FM = q.(VXB)

در اینجا q = e    پس:

FM = q.(VXB)

و مقدار عددی این نیرو مساوی است با  F = e v B   زیرا میدان B   بر سرعت v   عمود است یعنی زاویه بین آنها 90 درجه و سینوس آن برابر واحد است. اگر میدان B     عمود بر صفحه تصویر و جهت آن بجلوی صفحه تصویر باشد امتداد و جهت نیروی FM در  جهت  oy یعنی در خلاف جهت FE خواهد بود. حال میدان مغناطیسی B  را طوری تنظیم می نمایند كهFE = FM  گردد و این دو نیرو همدیگر را خنثی نمایند. این حالت وقتی دست می دهد كه اثر پرتو الكترونی روی پرده بی تغییر بماند پس در این صورت خواهیم داشت:

         FM = FE

        e.v.B = e E

        v = E/ B

چون مقدار E و B  معلوم است لذا از این رابطه مقدار سرعت الكترون در لحظه ورودی به خازن بدست می اید . حال كه سرعت الكترون بدست آمد میدان مغناطیسی B  را حذف می كنیم تا میدان الكتریكی به تنهای بر الكترون تاثیر نماید . از آنجاییكه در جهت ox  نیرویی بر الكترون وارد نمی شود و فقط نیروی FE  بطور دائم آنرا بطرف پایین می كشد لذا حركت الكترون در داخل خازن مشابه حركت پرتابی یك گلوله در امتداد افقی می باشد و چون سرعت الكترون را نسبتا كوچك در نظر می گیریم معادلات حركت الكترون ( پرتو الكترونی ) در دو جهت ox و oy  معادلات دیفرانسیل بوده و عبارت خواهد بود از  

m0(d2x /dt2)/span>=0     در امتداox 

  m0d2y /dt2)=e. E      در امتداoy

با توجه به اینكه مبدا حركت را نقطه ورود به خازن فرض می كنیم اگر از معادلات فوق انتگرال بگیریم خواهیم داشت:

y=(1/2)(e.E)t2/m0

x=v.t

 معادلات فوق نشان می دهد  كه مسیر حركت یك سهمی است و مقدار انحراف پرتو الكترونی از امتداد اولیه (ox  )  در نقطه خروج از خازن مقدار  y  در این لحظه خواهد بود . اگرطول خازن را به L  نمایش دهیم x = L    زمان لازم برای سیدن به انتهای خازن عبارت خواهد بود از t = L / v  اگر این مقدار  t  را در معادله y   قرار دهیم مقدار انحراف در لحظه خروج از خازن به دست می آید:

     Y =  ½ e( E/m0) ( L/ v )2

     e/ m0 = ( 2y/ E ) ( v/ L )2

كه در آن v سرعت الكترون كه قبلا بدست آمده است. L و E بترتیب طول خازن و شدت میدان الكتریكی كه هر دو معلوم است پس اگر مقدار y را اندازه بگیریم بار ویژه یا e/m0  محاسبه می شود.

 پس از خروج الكترون از خازن دیگر هیچ نیرویی بر آن وارد نمی شود بنابراین از آن لحظه به بعد حركت ذره مستقیم الخط خواهد بود و مسیر آن مماس بر سهمی در نقطه خروج از خازن است . اگر a  فاصله پرده از خازن یعنی D P0 باشد می توانیم بنویسیم:

P0P1 = y + DP0 tgθ

tgθعبارتست از ضریب زاویه مماس بر منحنی مسیر در نقطه خروج از خازن و بنابراین مقدار یست معلوم پس باید با اندازه گرفتن فاصله اثر روی پرده( P0 P1)به مقدار y رسید و در نتیجه می توانیم e/ m0 را محاسبه نماییم.

مقداری كه در آزمایشات اولیه بدست آمده بود 108×7/1 كولن بر گرم بود مقداریكه امروزه مورد قبول است و دقیقتر از مقدار قبلی است برابر 108×7589/1 كولن بر گرم است.

علاوه بر تامسون، میلیكان نیز از سال 1906 تا 1913 به مدت هفت سال با روشی متفاوت به اندازه گیری بار الكترون پرداخت.

مرگ ارنست رادرفورد

رادرفورد در سال ۱۹۳۷ در اثر یک فتق محتقن(گونه‌ای تورم ناشی از انسداد اعضای درونی) که به خاطر سقوط وی از درخت در هنگام هرس کردن آن اتفاق افتاد, در گذشت. او در آن هنگام ۶۶ ساله و هنوز سرزنده و قوی بود. سهم رادرفورد در شکل گیری درک کنونی ما از ماهیت ماده از هر کس دیگری بیشتر است. او اشکارا بزرگ‌ترین فیزیکدان آزمایشگری بود که تا آن زمان جهان به خود دیده بود. دهها انجمن علمی و دانشگاه به او عضویت و درجات دانشگاهی افتخاری داده اند و او را پدر انرژی هسته‌ای نامیده

VPN setup

قالب وبلاگ

دانلود رایگان