odreĐivanje specifiČnog naelektrisanja elektronaivanje... · 2019. 10. 15. · masa se ne...
TRANSCRIPT
ODREĐIVANJE SPECIFIČNOG
NAELEKTRISANJA ELEKTRONA
Elektronu treba odrediti masu
Masa se ne određuje direktno, već merenjem
specifičnog naelektrisanja elektrona e/m.
Određivanje e/m vrši se na osnovu skretanja
elektrona u električnom i magnetnom polju
Braunova katodna
cev – slika
Katoda
Anoda sa otvorom
Fluorescentni zaklon
Kondenzatorske
ploče i kalemovi
Dovođenjem napona na ploče kondenzatora uspostavlja se električno polje.
Propuštanjem struje kroz kalemove uspostavlja se magnetno polje.
U el polju na elektron deluje ubrzanje a.
e-naelektrisanje elektrona
E-jačina polja
m-masa elektrona
Put OB predstavlja slučaj kosog hica razlaže se u el polju na put OA i AB skretanje elektrona u el polju
OA=l dužina kondenzatora
Put AB = y
• Primenom formule za jednako ubrzano pravolinijsko kretanje dobija se:
• Zamenom a i t, jer je l= ·t pa je t=l/
• -brzina kretanja elektrona
• t-vreme prolaska elektrona između kondenzatorskih ploča
Objašnjenje predavanja str 10
y- skretanje elektrona u el polji
y´ - skretanje elektrona na zaklonu
y: y´ = 1/2l : L
Posmatramo skretanje elektrona u magnetnom polju
Elektron se kreće po krugu slika
Pravac dejstva magnetnog polja normalan na ravan crteža
Rastojanja AB=X je skretanje elektrona u magnetnom polju.
Lorencova sila deluje na naelektrisanu česticu u pokretu= centrifugalnoj sili:
→
Za skretanje elektrona u magnetnom polju dobija se:
Put x =1/2 a·t2 t=l/ ,
zamenom
Iz skretanja elektrona u el i magnetn polju i poznavajući dimenzije uređaja i veličinu polja određuje se odnos e/m i .
U Braunovoj cevi može da se podesi da el i magn polje skreću mlaz elektrona
po istoj vertikalnoj ravni tako da električno skreće elektron u jednom smeru, a
magnetno u drugom smeru
Kretanje e- u
kombinovanom el i mgn
polju. Mgn polje deluje kao
na sl 2.2.4. El polje deluje
u smeru y-ose.
Pošto dva polja izazivaju
skretanje e- u suprotnim
smerovima, može da se
podesi da se ta dva uticaja
potpuno poništavaju,e-
stiže na ekran bez
skretanja
Oba polja izazivaju skretanje elektrona u suprotnima smerovima potpuno se poništavaju i elektron dolazi na zaklon bez skretanja.
Elektronski mlaz sada dolazi pravolinijski kao da ne postoji nikakvo polje.
U katodnoj cevi stoji svetla tačka u centru fluorescentnog zaklona.
Na elektron deluje električna sila i suprotno upravljena magnetna sila:
Iz ovog izraza sledi da je brzina jednaka
Masa elektrona me = 9,109·10-31 kg
Veličina navedene mase elektrona može se smatrati kao masa mirovanja elektrona, jer je brzina elektrona kod ovih merenja mala u odnosu na brzinu svetlosti
Prema relativističkoj teoriji m e- koji se kreće brzinom
jednaka je:
masa mirovanja e-
Na primer: e- koji nastaju pri β-radioakt raspadu jezgra mogu imati veliku E da postižu gotovo 90% brzine svetlosti.
Prema tome imaju masu 2X veću od mase mirovanja
Druge osobine elektrona
Osim mase i naelektrisanja elektron ima konstantni mehanički sopstveni obrtni impuls spin
Magnetni moment u vezi sa tim.
Elektron rotira konstantnom brzinom oko sopstvene ose.
Ovoj rotaciji električnog naelektrisanja odgovara magnetni moment:
Borov magneton
Ovakva predstava o elektronu koji rotira gubi mnogo od značaja u kvantnoj teoriji.
Ako posmatramo elektron kao rotirajuću naelektrisanu kuglu, da bi smo dobili veličinu Borovog magnetona njegova brzina trebalo bi da bude 300 puta veća od brzine svetlosti.
Dalje poteškoće nastaju kod posmatranja veličine elektrona.
U literaturi se nalazi definicija preko “klasičnog poluprečnika elektrona”.
Polazimo od Ajnštajnovog odnosa
E=me·c2
potencijalna elektrostatička E
Ep=e2/r
Odavde se dobija klasični poluprečnik elektrona
me·c2=e2/r
r=e2/(me·c2)= 2,82·10-13 cm
Kod ovog izvođenja učinjene su dve ne potpuno opravdane pretpostavke:
1. da Kulonov zakon važi do rastojanja od 10-13 cm
2. ukupna E mirovanja e- je elektrostatička E