Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методы по атомке / Magnetron-2-1.docx
Скачиваний:
84
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
1.39 Mб
Скачать

Определение удельного заряда

ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова

Кафедра микроэлектроники

Рудь Н. А.

Рудый А. С.

Сергеев А. Н.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА

МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

Методические указания

Рекомендовано

Научно-методическим советом для университета для студентов, обучающихся по направлениям подготовки

Электроника и наноэлектроника,

Ярославль 2013

УДК 539.18.19

ББК

Рекомендовано

Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного издания. План 2013 года.

Рецензент

Кафедра микроэлектроники Ярославского государственного

университета им. П. Г. Демидова

Рудь, Н.А. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона: метод. указания / Н. А. Рудь, А.С. Рудый, А. Н. Сергеев; Яросл. гос. ун-т им. П.Г. Демидова.- Ярославль: ЯрГУ, 2013. – 46 c.

В данных методических указаниях рассматриваются теоретические основы движения электрона в электромагнитных полях; экспериментальные методы определения удельного заряда электрона; физические основы устройства магнетрона. Подробно излагается порядок выполнения лабораторной работы физического практикума по атомной физике .

Предназначены для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 21010.62 Электроника и наноэлектроника (дисциплина «Физический практикум», Математический и естественнонаучный цикл) очной формы обучения, кроме этого они будут полезны студентам, которые обучаются по направлениям 011800.62 Радиофизика, 011200.62 Физика (дисциплина «Физический практикум», блок ЕН).

УДК 539.18.19

ББК

©Ярославский государственный

университет им. П.Г.Демидова, 2013

I. Теоретическая часть

1.1. Движение электрона в электрическом и магнитном полях.

Как известно, сила, действующая со стороны электромагнитного поля на движущуюся со скоростью v c зарядом q частицу, выражается формулой:

, (1)

где первый член представляет силу, действующую со стороны электрического поля (сила Кулона), второй – со стороны магнитного поля B (сила Лоренца). Дальнейшие рассуждения мы проведём для положительно заряженной частицы, однако они применимы и к движению отрицательно заряженных частиц. Когда речь идёт об электроне, необходимо помнить что он несёт отрицательный заряд и направление его отклонения всегда будет противоположно направлению отклонения положительно заряженной частицы.

Согласно второму закону Ньютона, сила равна произведению массыm на ускорение :

. (2)

Приравнивая правые части (1) и (2), получаем:

. (3)

Для ускорения можно записать следующее соотношение

(4)

Это уравнение (4) показывает, что движение заряженной частицы в силовых полях зависит от отношения , которое называетсяудельным зарядом данной частицы. Следовательно, изучая движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях, можно определить удельный заряд частицы и тем самым получить сведения о природе частиц.

Удельный заряд электрона можно определить различными методами. Наиболее распространёнными из них являются метод магнитной фокусировки и метод магнетрона.

Рассмотрим теперь отдельно действие магнитного поля. Полагая в (3) , получаем:

. (5)

В однородном магнитном поле, направленном перпендикулярно к скорости частицы, легко найти ее траекторию. В самом деле, так как сила Лоренца всегда перпендикулярна к скорости, то она меняет только направление скорости, но не её величину, поэтому электрон будет двигаться по окружности с некоторым радиусом ρ. Приравнивая значение силы Лоренца и центробежной силы инерции:

, (6)

получаем выражение для радиуса ρ

. (7)

Чем больше скорость электрона , тем сильнее он стремится двигаться прямолинейно по инерции, и радиус искривления траектории будет больше.

С другой стороны, с увеличением B растёт сила Лоренца, поэтому искривление траектории возрастает, а радиус окружности ρ уменьшается.

Соседние файлы в папке Методы по атомке