일반물리학실험 | 전자의 비전하 측정

 

 

 

TIP

 

 

1. 전자선속 발생장치를 이용하여 전자의 전하와 질량의 비를 측정한다.
2. 대전 입자가 자기장 내에서 운동할 때 받는 로렌츠 힘(Lorentz force)을 이해하고, 사이클로트론 운동을 이용하여 전자의 전하와 질량의 비를 측정한다.

 

 

 

전자의 비전하

기체가 약간 들어 있는 관 속을 전자총에서 나온 가느다란 전자선이 지나가면 기체와 전자의 충돌에 의하여 전자가 지나간 자리에 흔적이 남겨진다. 이것을 이용해서 전자의 비전하(e/m)를 측정할 수 있다. 전위차 V로 가속시킨 전자를 세기가 B인 균일한 자기장에 수직으로 입사시켰을 때 이 전자는 원운동을 한다. 이 전다들이 기체들과의 충돌에 의하여 희미한 빛을 내는데, 이 빛을 관찰하여 전자가 그리는 원의 반지름을 측정할 수 있다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) DC 0∼12V 로브와 DC 0∼300V 로브를 끝까지 왼쪽으로 돌린 후 ‘전자의 비전하 전원 장치’의 전원을 켠다. e/m 측정관의 필라멘트가 달구어질 때까지 2∼3분 기다린다.

 

2) DC 0∼300V 로브를 돌려 전자의 가속 전압을 0V로부터 서서히 증가시켜 가속 전압이 200V가 되도록 한다.

 

3) 필라멘트가 달구어지면 양전극의 작은 구멍을 통과하는 전자선속이 관측된다.

 

4) DC 0∼12 V 로브를 돌려 전압을 올려서 헬름홀츠 코일에 전류를 흘려 자기장을 생성한다. 자기장에 의해 전자선 속의 방향이 변하는 것을 관찰할 수 있다.

 

5) 헬름홀츠 코일에 흐르는 전류를 차단시켰을 때 전자선속이 직선으로 진행하는지 관찰하라. 이때 코일에 흐르는 전류 I₀을 기록하라.

 

6) 헬름홀츠 코일의 전류를 증가시켜서 전자선속의 제일 바깥부분이 눈금 11에 도달하게 하고 이때의 전류 I´를 기록하라.

 

7) 과정 6)과 마찬가지로 눈금이 6~10에 도달했을 때의 전류 I´를 기록하라.

 

8) 측정값으로부터 아래식 를 이용하여 e/m을 구하고 e/m=1.76×10¹¹ C/㎏과 비교하라.

 

 

 

[일반물리학실험]전자의 비전하 측정 레포트