[물리실험]전자의 비전하 측정 실험

목차

1. 실험 제목: 전자의 비전하 측정

2. 실험 목적: 전자의 전하와 질량의 비를 측정한다.

3. 이론

4. 실험장비

5. 실험방법

6. 토의사항

7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 제목: 전자의 비전하 측정

2. 실험 목적: 전자의 전하와 질량의 비를 측정한다.

3. 이론

전자가 최소 전하를 가진 하전체임을 입증하는 공로는 영국의 물리학자 J.J Thompson 경에 있다고 일반적으로 인정한다. 그의 광범위한 음극선 실험은 자기장과 전기장 내에서 이를 음극선의 편의를 정량적으로 관측하는 데에서 절정을 이루었다. 이들 일련의 연구는 전자의 비전하(e/m)를 측정할 수 있는 방법을 이끌어 주었다. Robert A. Milikan 은 전자의 전하를 측정할 수 있었다. 오늘날 채택된 e/m의 값은 1.75860coul/kg 이고 여기서 전자의 질량을 정확히 결정 할 수 있었다.
자기장의 정의에 따라 자기장 B에 수직으로 속도 v로 움직이고 있는 전하 e에 작용하는 힘 F는 아래와 같이 주어진다.
(1)
이 힘의 방향은 항상 속도 벡터에 수직이므로 이것은 구심력이고 전자를 원형 궤도로 돌게 한다. 전자의 반작용인 원심력은 자기장에 의해 전자에 작용한 힘과 그 크기가 같다. 그리하여 다음과 같은 관계가 성립한다.
(2)
여기서 r 은 전자가 그린 원궤도의 반경이다.
전위차 V에서 전자가 얻은 운동에너지는 아래와 같이 주어진다.
(3)
식 (2) 와 (3) 에서
또는 (4)

그림1 e/m측정용 J.J.Thompson관. 음극 c 에서 나온 전자는 슬릿 A 와 B를 지나 형광 스크린에 도달한다. 이 전자선은 전극 D 와 E 사이에 전기장이나 자기장으로 편의 시킬 수 없다. 형광 스크린에 나타나는 전자선의 편의를 측정하여 e/m 값을 결정한다.

참고 자료

없음