实验方法测量电子荷质比有哪些

A. 电子比荷的测量

电子荷质比测定
【实验目的】：
1、了解利用电子在磁场中偏转的方法来测定电子荷质比。
2、通过实验加深对洛伦兹力的认识。
【实验仪器】:
FB710型电子荷质比测定仪
【实验原理】：
当一个电荷以速度v垂直进入磁场时，电子要受到洛伦兹力的作用，它的大小可由公式
f=ev*B (1)
所决定，由于力的方向是垂直于速度的方向，则电子的运动的轨迹是一个圆，力的方向指向圆心，完全符合圆周运动的规律，所以作用力与速度的关系为
f=mv^2/r (2)
其中r时电子运动圆周的半径，由于洛伦兹力就是使电子做圆周运动的向心力，因此 evB=mv^2/r (3)
由公式转换可得
e/m=v/rB (4)
实验装置是用一电子枪，在加速电压U的驱使下，射出电子流，因此eU全部转变成电子的输出动能，因此又有
eU=mv^2/2 (5)
由公式（4）、（5）可得
e/m=2U/(r*B)^2 (6)
实验中可采取固定加速电压U，通过改变偏转点了，产生不同的磁场，进而测量出电子束的圆轨迹半径，就能测定电荷的荷质比。
亥姆赫兹线圈产生磁场的原理，
B=K*I （7）
其中K为磁电变换系数，可表达为
K=μ0（4/5）∧（3/2）*N/R （8）
其中μ0是真空导磁率，等于4T*m/A或H/m,R为亥姆赫兹线圈的平均半径，N为单个线圈的匝数，其他参数
R=158mm,N=130匝，因此公式（6）可以改写为
e/m=[125/32]R∧2U/μ0∧2N∧2I∧2r∧2=2.474×10∧12 R∧2U/N∧2I∧2r∧2(C/kg) (9)
【实验内容】：
1、正确完成仪器的连接。
2、开启电源，使加速电压文档于120V。
3、调节偏转电流，使电子束的运行轨迹形成封闭的圆，细心调节聚焦电压，使电子束明亮，缓缓改变亥姆兹线圈中的电流，观察电子束大小、偏转的变化。
4、测量步骤：
（1）调节仪器后线圈上的反射镜的位置，以方便观察。
（2）移动测量机构上的滑动标尺，用黑白分界的中心刻度线，对准电子枪口与反射镜中的像，采用三点一线的方法测出电子圆的右端点，从游标上读出刻度数，并记录。
（3）再次移动滑动标尺到电子圆的左端点，采用同样的方法读出刻度数，并记录，同时记录对应的电流值。
（4）用公式r=(S1-S0)/2求出电子圆的半径
（5）记录实验环境条件，整理好实验仪器。
【数据处理】
测量值
r
U
I
78.11
112
1.26
78.27
121
1.35
63.85
127
1.59
98.98
117
1.01
83.25
102
1.07
【误差分析】
1、 系统误差
（1） 实验理论和实验方法不完善带来的误差，例如理论公式的近似性或实验条件达不到理论要求。
（2） 实验仪器不准确或使用不当造成的误差，例如，仪器本身存在某些缺陷，或没有在规定条件下使用仪器。
（3） 环境条件有规律地变化所引起的误差，例如，温度、气流、电压的变化对测量结果带来一定影响。
（4） 实验者的某些不足也会产生系统误差，例如，由于生理或心理的特点，有人估计读书时总是偏大或偏小。
2、 随机误差
（1） 实验周围环境或操作条件的微笑波动。
（2） 观测者本人在判断和估计读数上的变动性。
（3） 测量仪器指示数值的变动性。

B. 大学物理实验 关于电子荷质比的测定实验课后习题

你们是怎样测量荷质比的？一半的测量荷质比的方法是让静止粒子在电场中先加速，获取一个动能，然后进入一个与电场垂直的磁场，在洛伦兹力的作用下做圆周运动。通过测量圆周运动的直径，就可以得出荷质比了。具体推导：
粒子在电场中获得动能Ek=Uq=0.5mv²……①。
再在磁场强度为B的磁场中圆周运动，
洛仑兹力提供向心力，qvB=mv²/r=2Ek/r=2Uq/r……②，
故有：v=2U/Br，代入①：Uq=2mU²/B²r²，即：q/m=2U/(Br)²。
其中，Br也被称作磁刚度。

C. 电子荷质比的测定的方法

若用电磁偏转
先使它通过速度选择器
适当调节E
B
V=E/B
(1)电偏转：垂直平行板射入
则偏距
Y=1/2×mU/qB×L²//V²
∴
q/m=2mdyE²/UL²B²
-------这些量都是可测量的宏观量
(2)磁偏转：（既质谱仪）设感光底片离入射点的距离为对d
d=2R=2mv/qB=2E/dB²
---同样这些量都是可测量的宏观量
当然
最早测定它的是密立根油滴实验

D. 电子比荷测量的实验中,电偏转灵敏度与电子的速度的关系是什么

电子比荷测量的实验中，电偏转灵敏度与电子的速度的关系是：当电子速度越慢时，受到的电场力的作用时间越长，偏转角度也就越大。

增加加速电压后，对同样的偏转度，需要更大的偏转电压，也就是增加了偏转电压的变化幅度，因而增加了灵敏度。

电子比荷测量注意事项：

历史上就是首先测出了电子的荷质比，又测定了电子的电荷量，从而得出了电子的质量，证明原子是可以分割的。测定电子荷质比有多种不同的方法，如磁聚焦法、磁控管法、汤姆逊法及双电容法等，该实验是利用纵向磁场聚焦法测定电子荷质比。

E. 电子荷质比是多少

慢速电子荷质比为e/m=(1.758802±0.000005)×10的11次方C/Kg。当速度达到光速之半时，电子的荷质比将为e/m=1.523165480176071×10的11次方C/Kg。

带电粒子的电量与其质量之比，是基本粒子的重要数据之 一。测定荷质比是研究带电粒子和物质结构的重要方法。英国人汤姆逊首先利用磁场测出电子的荷质比。

1897年J.J.汤姆孙通过电磁偏转的方法测量了阴极射线粒子的荷质比，它比电解中的单价氢离子的荷质比约大2000倍，从而发现了比氢原子更小的组成原子的物质单元，定名为电子。

(5)实验方法测量电子荷质比有哪些扩展阅读

电子属于亚原子粒子中的轻子类。轻子被认为是构成物质的基本粒子之一。它带有1/2自旋，即又是一种费米子（按照费米—狄拉克统计）。电子所带电荷为e=1.6×10-19C（库仑），质量为9.11×10-31kg（0.51MeV/c2），能量为5.11×103eV，通常被表示为e⁻。

电子的反粒子是正电子，它带有与电子相同的质量，能量，自旋和等量的正电荷（正电子的电荷为+1，负电子的电荷为-1）。

物质的基本构成单位——原子是由电子、中子和质子三者共同组成。中子不带电，质子带正电，原子对外不显电性。相对于中子和质子组成的原子核，电子的质量极小。质子的质量大约是电子的1840倍。

当电子脱离原子核束缚在其它原子中自由移动时，其产生的净流动现象称为电流。

各种原子束缚电子能力不一样，于是就由于失去电子而变成正离子，得到电子而变成负离子。

F. 荷质比的测量有哪些方法

基本电荷量的测量时，螺线管中的电流方向要反向测量一次，正向测量一次的主要原因是为了消除地球磁场和其他外界磁场对实验结果的影响。

G. 电子荷质比，实验中用什么方法能使电子束聚焦，电子束聚焦有什么应用

实验中,当利用电子束的磁聚焦测量电子荷质比时,测量计算值一般会偏小,通过对不同实验方式的多组实验数据的分析处理,提出了使误差最小的测量方式.

H. 磁偏转法测定电子荷质比的实验中确定圆环大小方法有哪些

汤姆生曾采用电场,磁场偏转法测定电子的荷质比.方法如下:先使电子垂直通过宽l的匀强电场区域,测出偏角θ(设θ≈tgθ);再使电子以同样的速度垂直射入匀强磁场,使它经长l的圆弧后射出磁场,

I. 用纵向磁聚焦法测定电子荷质比

这个从理论上是判断不了的，比如14C，13C，12C等，他们的质子数是一样的(同种元素)，中子数不同，因而质量数不同，我们称他们为碳的核素。

而原子核中能容纳多少个中子，这个问题就非常复杂了，牵涉到了强互作用力，目前也是物理上面最前沿的部分，很难回答出来一个具体的结论，所以至少以现有的知识很难告诉你怎么从理论上判断核素。

实验室里面判断核素，则需要先引入一些概念，比如丰度(Abundance of elements)，质荷比(m/z)。理论依据则是洛伦兹力(大概是高二学的吧)：电荷在磁场中发生偏转。很显然的就可以明白，带有相同电荷的不同质量的原子核，她们偏转的角度是不一样的。根据这个现象，我们可以在水平方向上发射一系列离子(最好电荷数是一样的)，同时在竖直方向上外加一个磁场，在重力和洛伦兹力的作用下，不同的离子就被分开了，这时候引入质荷比的概念，质荷比的离子先落下来，质荷比小的多飞一段时间。以上方法在物理上被称为磁聚焦法(当然实际过程要复杂的多)，在化学上实现检测的仪器叫做质谱。

为了方便理解这个过程，可以把电荷数取1来理解，比如Na+。如果发射一束Na+，那么在质荷比=23的位置我们会得到一个峰，这个信号就代表了23Na+，这时候引入一个概念叫做丰度，指的是不同的核素在自然界中的原子数目百分比。假设存在22Na，且它的丰度和23Na一样，在质谱上的结果会得到两个峰，也就是在m/z=22和23的位置上各有一个一样高的信号峰。理论上，质谱的分辨率越高，得到的数据就越精确。但是，实验室测定的方法只是一个发现的过程，不能够认为只有这些核素。