电子荷质比的测定.ppt

电子荷质比的测定,测定的方法,比荷,带电体的电荷量和质量的比值，叫做比荷，又称荷质比。 电子电量e和电子静质量m的比值（em）是电子的基本常数之一，又称电子比荷。1897年J.J.汤姆孙通过电磁偏转的方法测量了阴极射线粒子的荷质比，它比电解中的单价氢离子的荷质比约大2000倍，从而发现了比氢原子更小的组成原子的物质单元，定名为电子。精确测量电子荷质比的值为1.758819621011库仑千克，根据测定电子的电荷，可确定电子的质量。 20世纪初W.考夫曼用电磁偏转法测量射线（快速运动的电子束）的荷质比，发现em随速度增大而减小。这是电荷不变质量随速度增加而增大的表现，与狭义相对论质速关系一致，是狭义相对论实验基础之一。,电子电量与荷质比测定仪BH-1,本仪器是利用电解水的方法，根据阿佛加德罗定律和荷质比公式；同时做出电子电量测定；电子的荷质比测定两个物理实验，结构简单、实验操作方便，直观。 在物理实验中，测量电子的电荷e常用的方法是用密立根油滴法。这种方法虽然能够精确地测出电子的电荷，但比较费时间且难度大，而电子荷质比的测量通常是用示波管进行，由电子束在电场和磁场的作用下运动聚焦而得到e/m的值。这种方法直观性差，由于采用的是高压聚焦，荧光屏屏易被烧坏。而采用本仪器测电子的电荷和荷质比，方法简单、容易掌握，直观又节省时间。两个实验合在一起可在两个小时内完成。 本仪器的电解器电极采用铂金丝电极，实验重复性好、精度高。,双电容法测电子荷质比的实验步骤,在真空管中由阴极K发出的电子，其初速度为零此电子被阴极K和阳极A间电场加速后穿过屏障D1上的小孔，然后按顺序穿过电容器C1、屏障D2上小孔和第二个电容器C2而射到荧光屏F上，阳极和阴极间的电压为U。分别在电容器上加有频率f的完全相同的交流电压，C1之间的距离为L，选择频率使电子束在荧光屏上亮点不发生偏转 由于电子通过电容器的时间极短，在此极短时间内可以认为加在电容器C1、C2两端交流电压值不变，因而，要使电子通过C1与C2时，其电场方向恰好相反，那么电子通 过两电容器间的距离所需要的时间 n=1，2，3，电子经过KA间电场加速时获得的速度v满足，解得。,比荷,荷质比又称比荷、比电荷，是一个带电粒子所带电荷与其质量之比，其单位为C/kg。计算时，粒子无论带何种电荷，应一律代入正值计算。 电子电荷e和电子静止质量 m的比值em（电子比荷）为电子基本常量之一，可通过磁聚焦法、磁控管法、汤姆森法及双电容法等进行测定。现代精确测量电子比荷的值为-1.758819621011C/kg，质子比荷的值为9.578309107C/kg，一般计算中取1108C/kg. 1897年，约瑟夫汤姆森通过测定阴极射线在磁场和电场的偏转中获得电子的电荷对质量的比值,且电子在带电粒子中具有最大值荷比。 1901年，沃尔特考夫曼发现射线（高速电子流）的荷质比随速度增大而减小，由于电子电荷守恒，因此实验表明电子的质量随速度的增加而增加，成为狭义相对论的实验基础之一。 荷质比的倒数称为质荷比，在质谱分析中，当加速电压与电场强度恒定时，粒子运行轨迹半径与质荷比成正比。指电子的电荷e与质量m的比值e/m。1897年汤姆孙实验测得的电子荷质比叫静荷质比，因为实验装置中电子的速度远小于真空光速c。电子静荷质比的精确值是e/me=1.758819621011C/kg。 1901年考夫曼（S.G.Kaufmann）对射线荷质比的测定发现构成射线的电子的荷质比与速度大小有关，e/m=$(e/m_e)sqrt1-(v2/c2)$，v是电子的速度，m是电子速度为v时的质量，me是电子的静止质量。射线的电子的速度可达光速的90%左右，所以电子的荷质比e/m可小到其静止值e/me的1/2左右。 从考夫曼实验结果中消去电子电荷e，得到$m=$m_e sqrt1-(v2/c2)$，这正是相对