问题标题:
现今测定电子荷质比e/m的最精确的方法之一是双电容器法.如图所示,在真空管中由阴极K发射出的电子,其初速度可忽略不计,此电子被阳极A的电场加速后穿过屏障D1上的
问题描述:

现今测定电子荷质比e/m的最精确的方法之一是双电容器法.如图所示,在真空管中由阴极K发射出的电子,其初速度可忽略不计,此电子被阳极A的电场加速后穿过屏障D1上的小孔.然后顺序穿过电容器C1、屏障D2和第二个电容器C2而射到荧光屏E上,阳极与阴极间的电势差为U.在电容器C1、C2之间加有频率为f的同步交变电压,选择频率f使电子束在荧光屏上的亮点不发生偏转,试证明:电子荷质比为,其中l是两电容器间的距离,n为一整数.

黄达尧回答:
  答案:   解析:   证明:要使电子束在荧光屏上的亮点不发生偏转,条件是电子经过电容器C1和C2时,电场恰好为零.设电容器两极板间的电压u=U0sin2πft,电子从C1到C2需要的时间为Δt=,若电子在电容器C1时的电压为u1=0,则电子到达电容器C2的电压u2=0时,电子到达荧光屏上的亮点不发生偏转.有U0sin2πft1=U0sin2πf(t1+Δt)=0,即2πft1=n1π,2πf(t1+Δt)=n2π(n1、n2均为整数),2fL/v=n1-n2=n,v=2fL/n(n也是整数),电子加速后的动能为mv2/2=eU,v2=2eU/m=(2fL/n)2,e/m=2f2L2/n2U(n为正整数).
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