实验名称：电子之荷质比实验.PDF

EXP401HandoutA.doc;11/04/08 實驗名稱：電子之荷質比實驗 【目的】 1.利用電子束偏折管，觀察電子在磁場中的運動並測量電子之荷質比(e/m) 。 2.利用電子束偏折管，觀察電子在電場中的運動（示範）。 3.利用電子束偏折管，觀察電子在磁場及電場中的運動（示範）。 【儀器】 電子束偏折管、赫姆霍茲線圈 (Helmholtz coil)及基座、三用電表(當電流計使 用，請接在10A或20A檔)、直流電源供應器、高壓電源供應器、霍爾探針及 磁場計(公用) 【原理】 1.運動中的電子受到磁場或電場的作用，會改變其運動方向。（會如何改變？ 二者相同嗎？） 2eV 2.電子的速度：v A (1) m 3.赫姆霍茲線圈（二圓形線圈的距離等於線圈的 半徑）：在二線圈的中間區域產生均勻磁場（如 2 2μo iR N 8μo Ni B 何證明？）。 2 2 3 / 2 [ ] 5 5R 2 R +(R / 2) 4.磁場的測量：利用磁場計測量出不同電流時所 對應的磁場。 5.磁場中，電子受到的向心力 2 mv e v F evB ⇒ (2) r m rB e 2V 6.由(1)(2)可得 2 A2 (3) m B r 2 2 x +y 其中 r （見右圖，請自行證明）。 2y e 5. 的理論值為何？ m 【步驟】 1. 將線路接好。 2. 打開高壓電源供應器，增加電壓值 VA 。 3. 改變電流（即改變磁場的大小），記錄電流 I及 x 、y 。 4. 用磁場計測量出不同電流時所對應的磁場，由電流 I算出對應的磁場 B 。 5. 由 x 、y算出對應的 r 。 6. 由 (3)式算出電子的荷質比，並和理論值作比較。 【相關學習重點】 1.電子的發現 2.質譜儀的原理 e/m實驗 EXP401HandoutA.doc;11/04/08 【問題】 1. 有哪些方法可以證明赫姆霍茲線圈的中間區域的磁場是均勻的？ 2. 『電子』是怎麼發現的？ 3. 最早量出 e/m電子荷質比的是誰？他是用什麼方法？量出 e/m有什麼 重大的物理意義？ 4. 有哪些原理及方法可以用來測量磁場的大小？ 參考資料： 實驗 正切電流計 【目的】 1.瞭解線圈中心點磁場和電流大小的關係。 2.測量地磁的強度。 【儀器】 正切電流計、量角器、羅盤 【原理】 2 μo NI μo IR 1.B 2. ( )