問題詳情:
飛行時間質譜儀可透過測量離子飛行時間得到離子的荷質比q/m,如圖1。帶正電的離子經電壓爲U的電場加速後進入長度爲L的真空管AB,可測得離子飛越AB所用時間t1。改進以上方法,如圖2,讓離子飛越AB後進入場強爲E(方向如圖)的勻強電場區域BC,在電場的作用下離子返回B端,此時,測得離子從A出發後飛行的總時間t2,(不計離子重力)
⑴忽略離子源中離子的初速度,①用t1計算荷質比;②用t2計算荷質比。
⑵離子源中相同荷質比離子的初速度不盡相同,設兩個荷質比都爲q/m的離子在A端的速度分別爲v和v/(v≠v/),在改進後的方法中,它們飛行的總時間通常不同,存在時間差Δt,可透過調節電場E使Δt=0。求此時E的大小。
【回答】
⑴ ①設離子帶電量爲q,質量爲m,經電場加速後的速度爲v,則
2
離子飛越真空管,在AB做勻速直線運動,則
L=vt1
解得離子荷質比:
②離子在勻強電場區域BC中做往返運動,設加速度爲a,則:
qE=ma
L2=
解得離子荷質比:或
(2)兩離子初速度分別爲v、v/,則
l′=+
Δt=t-t′=
要使Δt=0,則須
所以:E=
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:計算題