تحقیق جوزف تامسون چگونه نسبت بار به جرم الکترون رااندازه گیری کر1 ( ورد)

تحقیق جوزف تامسون چگونه نسبت بار به جرم الکترون رااندازه گیری کر1 ( ورد)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 3 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

1
‏جوزف تامسون چگونه نسبت بار به جرم الکترون رااندازه گیری کرد؟
‏آزمایش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الکترون ‏)‏ 
‏در آزمایش تامسون از اثر میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی استفاده شده است. دستگاهی که در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته است از قسمتهای زیر تشکیل شده است:
‏الف ) اطاق یونش که در حقیقت چشمه تهیه الکترون با سرعت معین می باشد بین کاتد و آند قرار گرفته است. در این قسمت در اثر تخلیه الکتریکی درون گاز ذرات کاتدی ( الکترون ) بوجود آمده بطرف قطب مثبت حرکت می کنند و با سرعت معینی از منفذی که روی آند تعبیه شده گذشته وارد قسمت دوم می شود. اگر بار الکتریکی q‏  ‏تحت تاثیر یک میدان الکتریکی بشدت E‏ ‏ ‏قرار گیرد، نیروییکه از طرف میدان بر این بار الکتریکی وارد می شود برابر است با:‏  ‏ ‏ ‏ ‏ F= q.E
‏ ‏در آزمایش تامسون چون ذرات الکترون می باشند q = -e‏ بنابراین F= -eE  
‏: ‏از طرف دیگر چون شدت میدان‏ E‏ ‏ در جهت پتانسیلهای نزولی یعنی از قطب مثبت بطرف قطب منفی است بنابراین جهت نیرویF‏ ‏  ‏در خلاف جهت یعنی از قطب منفی بطرف قطب مثبت می باشد. اگرx‏ ‏ فاصله بین آند و کاتد باشد کار نیروی‏ F‏ ‏در این فاصله برابر است با تغییرات انرژی جنبشی ذرات . از آنجاییکه کار انجام شده در این فاصله برابراست با مقدار بار ذره در اختلاف پتانسیل موجود بین کاتد وآند بنابراین خواهیم داشت‏:ev‏0‏ =‏½m‏0v‏2
‏که در آن ‏ v‏0‏  ‏ ‏ ‏اختلاف پتانسیل بین کاتد و آند e‏ ‏ ‏بار الکترون ‏ v‏  ‏سرعت الکترون و ‏ m‏0‏  ‏جرم آن می باشد. بدیهی است اگر v‏0‏  ‏زیاد نباشد یعنی تا حدود هزار ولت رابطه فوق صدق می کند یعنی سرعت الکترون مقداری خواهد بود که می توان از تغییرات جرم آن صرفنظ نمود . بنابراین سرعت الکترون در لحظه عبور از آند بسمت قسمت دوم دستگاه برابر است با:
v = √(2e v0/ m0)
‏ب) قسمت دوم دستگاه که پرتو الکترونی با سرعت v‏ وارد آن می شود شامل قسمتهای زیر است
‏- یک خازن مسطح که از دو جوشن ‏ A‏  ‏وB‏ ‏ ‏تشکیل شده است اختلاف پتانسیل بین دو جوشن حدود دویست تا سیصد ولت می باشد اگر پتانسیل بین دو جوشن را به v‏1‏ ‏  ‏و فاصله دو جوشن را به‏ d‏ ‏ ‏ ‏نمایش دهیم شدت میدان الکتریکی درون این خازن E‏ = v‏1‏/d‏ ‏ ‏ ‏خواهد بود که در جهت پتانسیلهای نزولی است.‏ ‏2- یک آهنربا که در دو طرف حباب شیشه ای قرار گرفته و در داخل دو جوشن خازن:‏ ‏یک میدان مغناطیسی با شدت B‏  ‏ایجاد می نماید . آهنربا را طوری قرار دهید که میدان مغناطیسی حاصل بر امتداد ox‏ ‏ ‏ امتداد سرعت ‏-‏ و امتداد ‏ oy‏ ‏امتداد میدان الکتریکی ‏-‏ عمود باشد.
‏پ) قسمت سوم دستگاه سطح درونی آن به روی سولفید آغشته شده که محل برخورد الکترونها را مشخص می کند.
2
‏وقتی الکترو از آند گذشت و وارد قسمت دوم شد اگر دو میدان الکتریکی و مغناطیسی تاثیر ننمایند نیرویی بر آنها وارد نمی شود لذا مسیر ذرات یعنی پرتو الکترونی مستقیم و در امتداد ox‏ ‏ ‏ امتداد سرعت ) خواهد بود و در مرکز پرده حساس p‏ ‏یعنی نقطه ‏ p‏0‏ ‏اثر نورانی ظاهر می سازد
‏اگر بین دو جوشن خازن اختلاف پتانسیلv‏1‏ ‏را برقرار کنیم شدت میدان الکتریکی دارای مقدار معین E‏ ‏خواهد بود و نیروی وارد از طرف چنین میدانی بر الکترون برابر است با ‏ ‏ FE‏ = e E‏ ‏ ‏این نیرو در امتداد ‏ oy‏ ‏و در خلاف جهت میدان یعنی از بالا به پایین است.
‏میدان مغناطیسی B‏ ‏ ‏را طوری قرار می دهند که برسرعتv‏ ‏ ‏ ‏عمود باشد . الکترون در عین حال در میدان مغناطیسی هم قرار می گیرد و نیرویی از‏ طرف این میدان بر آن وارد می شود که 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 کهFE‏ = FM‏ ‏ گردد و این دو نیرو همدیگر را خنثی نمایند. این حالت وقتی دست می دهد که اثر پرتو الکترونی روی پرده بی FM = FE e.v.B = e E v = E/ B‏ ‏تغییر بماند پس در این صورت خواهیم داشت:         
‏چون مقدار E‏ و B‏ ‏ ‏معلوم است لذا از این رابطه مقدار سرعت الکترون در لحظه ورودی به خازن بدست می اید . حال که سرعت الکترون بدست آمد میدان مغناطیسی B‏ ‏ ‏را حذف می کنیم تا میدان الکتریکی به تنهای بر الکترون تاثیر نماید . از آنجاییکه در جهت ox‏ ‏ ‏نیرویی بر الکترون وارد نمی شود و فقط نیروی FE‏ ‏ ‏بطور دائم آنرا بطرف پایین می کشد لذا حرکت الکترون در داخل خازن مشابه حرکت پرتابی یک گلوله در امتداد افقی می باشد و چون سرعت الکترون را نسبتا کوچک در نظر می گیریم معادلات حرکت الکترون ( پرتو الکترونی ) 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 اینکه مبدا حرکت را نقطه ورود به خازن فرض می کنیم اگر از معادلات فوق انتگرال بگیریم خواهیم داشت:
y=(1/2)(e.E)t‏2‏/m‏0
x=v.t‏