Wprowadzenie do fizyki
Mirosław Kozłowski
Część trzecia
Zastosowania
Zastosowania
Slajd podsumowania
3.1. Filtry prędkości cząstek naładowanych.
3.2. Doświadczenie A. Bucherera.
3.3. Doświadczenie R. Millikana 3.4. Doświadczenie E. H. Halla.
3.5. Podsumowanie i wnioski.
Koniec pokazu
Linki do stron WWW
Hyper Physics
Astronomy Picture of the Day
Space Photos and Images
. B v
q E
q
F
Ważenie cząstek elementarnych
Doświadczenie A. Bucherera (1908)
Doświadczenie R. Millikana (1911)
3.1 Filtry prędkości cząstek
naładowanych
.
, 0 ,
, ,
||
,
||
Eq qvB
Eq qvB
k
q k E E
q
k qvB B
v q
z E
z B
v q
x y
z
v
E
B
B v
q
Wniosek 1
Przez filtr przechodzą tylko cząstki o prędkości v=E/B.
B .
v E
. ,
2 2
B v q
m qvB
R mv R qvB mv
2
. qB
mE B
E qB
R m
3.2 Doświadczenie A. Bucherera
, 0
2
2 22 2 2
D d
Rd
R D
d R
.
2
2
d
R D
R R
R-d
d d
D Ekra n
2
2.
2 2
B E q
m d
d
D
2 .
2 2
2
E B d
d D
q
m
Wniosek 2
. 10
58 .
9
, 10
76 .
1
7 11
kg C
kg C
proton elektron
m q m
q
R. A. Bucherer:
3.3. Doświadczenie R. A. Millikana (1911)
0
F
w. kv
mg z
m
P = ciężar,
Fw=siła wyporu,
F0=siłą oporu (lepkość cieczy),
Kropla opada ruchem jednostajnym bez pola elektrycznego.
z P
Fo
Fw
a) bez pola elektrycznego
. ,
,
0 0
qE v
v k
qE F
kv F
kv
qE F
kv mg
z m
d
w d
w
w d
0
,
E
v v
q k
db) po włączeniu pola elektrycznego
Kropla unosi się do góry ruchem jednostajnym
z Fo P
Fw FE
E
. 1836
10 67 . 1
10 6 . 1 10
043 . 1
10 1 . 9
1 . 9 10
6 . 1 10
68 . 5
27
19 8
31
19 12
p
p p
p p
e e e
m m
e e m m
m
e e m m
p
27 - 31 -
m
kg,
kg, 10
1.67 C C
kg kg,
kg, 10
C C kg
Rys. 1. Wynik doświadczenia A.Bucherera (pomiar e/m) dla elektronów. Dla wartości v/c1 e/m maleje wraz ze wzrostem v.
Rys. 2. „Poprawione” wyniki A.Bucherera.
Zamiast e/m na osi rzędnych zaznaczone
2 2 0
1 v c m
e m
e
Rys. 3. Wykres jako funkcji v/c.
Rys. 4. Porównanie funkcji e/m i wyników
Rys. 5. Wnioski z doświadczenia A.Bucherera [Po raz pierwszy zależność masy cząstki od jej prędkości rozważał H. Poincaré: Sur la dynamique de l’electron. Comptes rendus hebd. de seances de
2 2 0
1 v c m m
Tabela 1
Stałe fizyczne Wartość
Prędkość światła c 2.8 108 m/s Masa elektronu 10-31 kg
Masa protonu 1.67 10-27 kg Masa studenta 70 kg
Liczba protonów,
którą ma student 4.2 1028
3.4. Doświadczenie E. H. Halla (~1900)
Gęstość elektronów w ciałach stałych:
B . v E H
,
0
qE
qvB
, j B n
q E
nvq
H
qn . E H jB
j = gęstość prądu, q = ładunek,
n = gęstość nośników w próbce,
Wniosek 1
Pole elektryczne Halla jest
proporcjonalne do indukcji
magnetycznej B.
1 . qn jB
R
H E
H
1 . R
H ne
Definicja: Stała Halla
, e q
Dla elektronów:
Wniosek 2
Wartość stałej Halla zależy jedynie od gęstości elektronów w „pudełku”.
Doświadczenie Halla pozwala wyznaczyć wartość liczbową n.
3.5. Podsumowanie i wnioski.
Własności materii
. 10 10 10
3
27 30
e p
e
m m
m
m
pkg, kg,
a. Masy podstawowych składników materii, v<<c:
. 10
10
~ 16 20 cm 3 n
m . N M
b. Gęstość elektronów w ciałach stałych:
c. Liczba protonów (atomów) w grudce materii o masie M:
. 0
, 1
2 0 2
2 2 0
c v
c m c
v c E m
gdy
. c v
d. Własności cząstek elementarnych zmieniają się, gdy
Definicja energii całkowitej cząstki o masie m0:
kg.
m
kg.
0 2730
0
10
10
m
Dla elektronów: Dla protonów:
To jest ostatni slajd rozdziału pt. „Zastosowania”.
Możesz:
•przejść do „Spisu treści” i wybrać kolejny rozdział,
•wrócić do materiału zawartego w tym rozdziale,
•zakończyć pokaz .
Spis treści
Koniec
