EM measurement

소개

실험 B1 - EM measurement

목차

1. Objective & Background
2. Equipments
3. Experimental Procedure
4. Result of Experimental
5. Discussion
6. Reference

본문내용

1. Objective & Background
1) Objective
Electron의 magnetic field 안에서의 운동을 이용하여 charge와 mass의 비율(e/m)을 측정하는 것을 실험의 목적으로 한다. 구체적으로는 Helmholtz coils에 의해 생성된 uniform magnetic field에서 이동하는 electron의 경로를 측정하여, electron의 e/m을 결정한다.

2) Background
① J.J Thomson
1897년 톰슨은 영국 캠브리지의 캐번디시 실험실에서 한 실험을 실시한다. 음극선에서 나온 전자를 양극을 향해 가속시키고, 이 때 전자의 진로에 대해 수직으로 전기장과 자기장을 걸어주면 그 진로가 휘어지는데 이 때 걸어준 전기장과 자기장의 크기를 잘 조절하여 전기력과 자기력을 같게 하면 전자를 직선으로 운동하게 할 수 있다. 또한 자기장만 걸어주면 자기력이 구심력 역할을 하여 전자를 원운동하게 된다. 그러면 이 2가지 사실로부터 전자의 비전하를 구할 수 있고 그 값은 의 값을 가진다.1)

<중 략>

2번 실험의 경우 Electron beam의 휘는 정도가 적어서 이를 사진으로 보여주기가 약간 곤란하였지만 분명한 것은 전기장을 걸어주게 되면 분명히 빔이 휘었다는 것이다. 이를 통해 electron이 negative charge를 띄고 있다는 것을 알 수 있다. 또한 자기장의 방향을 반대로 걸어주었을 때 빔이 반대 방향으로 휘는 것 또한 관찰 할 수 있었다. 만약 전기장의 세기를 2~3배 정도로만 늘려 측정을 했어도 더 확실하게 빔이 휘어지는 모습을 관측할 수 있을 것이다.
3번 실험의 경우 임의의 자기장에 따른 electron빔의 굴절을 관찰하는 것이라서 영구자석 막대를 이리저리 옮겨가며 관찰을 하였다. 하지만 그 결과를 사진으로 전부 남기기에는 한계가 있어서 이론에 비추어 추측을 해보고자 한다.
coils이 아닌 자석을 이용하여 실험을 하였을 경우를 가정하자. 움직이는 전하를 가진 입자에 미치는 자기력의 방향은 오른나사 법칙에 의해서 결정된다. 자석을 기준으로 자기장의 방향은 N극에서 나오고 S극으로 들어간다고 하고, 자석을 beam에 수직하게 가져갈 때와 평행하게 가져갈 때를 놓고 비교해보자.

참고자료

· 없음