(1) 目的
荷電粒子が磁場のかかった空間で運動すると、電磁作用の結果、粒子は磁場から力を受ける。この力は粒子の運動方向、磁束密度の方向に垂直である。そのため荷電粒子は向心力により、円運動をする。電子を使って、荷電粒子と磁場の相互作用を観察して、軌道半径を測定して電子の比電荷 を求める。
(2) 理論
一様な真空磁場内へ、磁場の方向に垂直に速度 で投出された電子は一定半径の円運動を行う。このとき と磁束密度 、及び円の半径の間には、一般に電荷 の荷電粒子が一様な磁束密度 の磁場内で速度 で運動すると磁場から力 (ローレンツ力)を受ける。
・・・・?
は速度 、及び の方向に垂直でその大きさは
但し 、
は と のなす角である。
磁場内に と垂直に電子が投出されると電子は に垂直な平面で運動し、その接線成分は加速されない。また磁場の方向の運動は変化がないから考えないとする。運動方程式を接線方向と法線方向とでρを軌道の曲率半径として書くと、
接線方向 法線方向 ・・・・?
?式より
・・・・?
?式を変形すると、 ・・・・?
電子銃の陰極に対する陽極の電位差を とすると電子銃から投出される電子の運動エネルギーは
・・・・?
よって?,?式より
・・・・?
ここで磁束密度はこのままでは求まらない。したがってヘルムホルツコイルを使って求める。ヘルムホルツコイルとは一様は磁場を2つのコイルによって作る装置で2つの同じコイル(半径R、巻数n)を同じ中心軸上にRだけ離して平行においたものである。
目的
荷電粒子が磁場のかかった空間で運動すると、電磁作用の結果、粒子は磁場から力を受ける。この力は粒子の運動方向、磁束密度の方向に垂直である。そのため荷電粒子は向心力により、円運動をする。電子を使って、荷電粒子と磁場の相互作用を観察して、軌道半径を測定して電子の比電荷 を求める。
理論
一様な真空磁場内へ、磁場の方向に垂直に速度 で投出された電子は一定半径の円運動を行う。このとき と磁束密度 、及び円の半径の間には、一般に電荷 の荷電粒子が一様な磁束密度 の磁場内で速度 で運動すると磁場から力 (ローレンツ力)を受ける。
・・・・①
は速度 、及び の方向に垂直でその大きさは
但し 、
は と のなす角である。
磁場内に と垂直に電子が投出されると電子は に垂直な平面で運動し、その接線成分は加速されない。また磁場の方向の運動は変化がないから考えないとする。運動方程式を接線方向と法線方向とでρを軌道の曲率半径として書くと、
接線方向 法線方向 ・・・・②
②式より
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