1l. 244
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRUONG DAI HOC SU PHAM

KHOA VAT LY

LUAN VAN TOT NGHIEP
DE TÀI:

CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN
TRONG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG VÀ PHÉP ĐO
ĐIỆN TÍCH RIÊNG CỦA ELECTRON

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : PHAM VAN DONG
SINH VIÊN THỰC HIÊN : NGUYỄN THỊ THU TRANG
NIÊN KHÓA

: J995 - ¡999


———

LỜI CẢM ƠN
l'm xin chân thành cảm dn !
Ban

giám

hiệu

trường

và

ban

chủ

nhiệm khoa vật lý đã cho phép và tạo
điểu kiện để em thực hiện luận van
Thay Phạm Văn Đổng da tin tinh
hướng dẫn và giúp để em trong thời gian
làm luận vẫn
Toàn thể thấy cô khoa vật lý đã truyền
thụ kiến thức trong suốt thời gian học
tận

Cùng toàn thể các bạn đã động viên và

giúp đỡ tơi hồn thành luận văn


MỤC LỤC
PHAN A

: Lý thuyết về chuyển động của hạt mang điện trong điện
trường và trongtừ trường

CHƯƠNG l: Phương trình chuyển động của hạt mang điện trong điện

trường và từ trường
1: Chuyển động của hạt mang điện trong điện trường đều và

từ trường đều

2 : Sự lệch của hạt mang điện trong điện trường đều và từ

trường đều
CHƯƠNG 2: Ứng dụng của chùm tỉa electron
!: Thấu kính electron
2 : Dao động ký điện tử

3 : Kính hiển vi điện tử
CHƯƠNG 3: Xác định điện tích riêng của những hạt mang điện
.

| : Xác định điện tích riêng của tia âm cực

2 : Xác định điện tích riêng của ion

PHAN B: Tién hành thí nghiệm và ghi nhận kết qủa

THÍ NGHIÊM

1 : Đo từ trường gây ra bởi một cặp dây Helmholtz

I: Lý thuyết

2 : Mô tả dụng cụ


3 : Lắp đặt và tiến hành thí nghiệm
THÍ NGHIÊM 2 : Chuyển động cuả electron điện trường và từ trường
I: Lý thuyết
`

2 : Mô tả dụng cụ

3 : Lắp đặt và tiến hành thí nghiệm

PHANC: Tài liệu tham khảo


(GVHD : PHAM VAN DONG

PHAN A:

SỐ

LÝ THUYẾT VỀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA
HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN
TRƯỜNG & TỪ TRƯỜNG

"

SVTH : NGUYỄN THỊ THU TRANG

_

—


—

§


GVHD : PHAM VAN DONG |

CHUONG 1: |

SỐ

PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT
MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG & TỪ
TRƯỜNG ĐỀU

_§VTH : NGUYỄN THỊ THU TRANG

a

2


GVHD: PHAM VĂN ĐỒNG |
lui mốt hat mang diện, có điện tích c, chuyển đơng trong khơng gian, đ đó có cả điện
trứng và từ trường thì nó chu tác dụng của cả điện trểư*ng và từ trường (lực điện và lực
tif). diffe xAc dinh bon cong thife:
ƒ=e

¿ +(ý8)|


Công thức này được gọi là công thức l.orent/
Theo dịnh luật thứ hai của Newlon, phương trình chuyển đơng của hạt có dang :
d

‘s

m——

=eE

dt

*

,

+ dv 0)

*

mm: khối lướng của hạt
v; vẫn tốc của hạt
Chúng ta sẽ dựa vào phương trình trên để xét chuyển đông của hạt mang điện trong môi

sử trưởng hựp đơn giản và ứng dụng của nó trong khoa học kỹ thuật.

1, Chuyển động của hạt mạng điện trong từ trường đều
Ciiả sử hạt có vận tốc ban đầu v, đi vàu từ trường đều cú cảm ứng từ là

+


i

+

|
`

`

“
`

*

2

Wes
—= o

to
*

#

/

Pas

+


.*
*

Để đưn giắn ta xét trường hợp vận tốc v vuông gúc với từ trường B

'Fa nhận thấy rằng lực 1.orentz ln vng góc với v„ điểu đó có nghĩa là cơng của lực này
ln bằng khơng. Vì thế độ lđn của vận tốc v là không đổi trong qúa trình chuyển đơng.

[.ực 1urentz khơng đổi và có giá trị :
f=c.v.B

Life nay vng góc với phương chuyển đơng nên đóng vai trị chủ lực hướng tâm, Dưới tác
dụng của lực đó, hạt chuyển động đếu theo một đường trịn, lián kính r của qũy đạo trịn

này dược xác định từ điểu kiên :
ev,

B=

my?
:

'SVTH : NGUYEN THI THU TRANG

a|


GVHD : PHAM VAN DONG |


mì

in

kính r của gũy đạo tròn phụ thuộc vào vận tốc v của hạt mang điện, vào độ lớn cắm

ứng từ l3 và vào tỷ số =
`

-*

gọi là điện tích riêng của hạt mang điện.

€

+

..

*

‘-

`

‘*

Đặc điểm của chuyển động này là chủ kỳ chuyển đông của hạt không phú thuộc vào vận
tốc của hạt, Thật vậy chu kỳ TT có giá trị là :
T


=

2.24.1

V

Thay gid ov vao bi€u thife én ta ed
2t

T>—B
S
m
Tấn s.' góc của w của hại có giá trị :
w=

2.m
—
l

=

c
—,B
m

và được gọi là tắn số xyclotrôn
41 tẩy ch ! kỳ T và tần số góc w chỉ phụ thuộc vào :
*


hen tich riéng

=

m

se Cm ứng từ B

Hình

#đi là gũy đạo cuả hai hạt giống nhau có vận tốc vị, vụ khác nhau. Nếu hai hạt

cũng : äất phá: từ một điểm 0, thì sau khi chuyển động một vòng với cùng một khoảng
thei gi. a, chitin, sé lai gap nhau 60

Roz
=

\

]Ƒ——

—

¿VTH:NGUY

—

7HỊ'THU TRANG


eS

4


GVHD : PHAM VAN BONG |
Xét trưởng hợp tổng quát khi vận tốc

a

¢

si

v hợp với cảm ứng tif B mot goe @

nào đó

(

} Vectd vận tóc v được phân tích thành hai vectd thành phần
-

-*

*

+

*


*

‘

`

...

-®

-*

viBo

vy,

= v.sina

v//B=v,

= vcosơ

VỊ lực Lurentz ln vng góc với từ trường nên khơng có thành phần của lực dọc theo
hướng của từ trường do đó thành phẩn vẫn tốc của hạt theo hướng này vụ, không bị ảnh
hưng bởi lực. Lực chỉ tác dụng lâm thành phần vận tốc của hạt vng góc với !ừ trường

( v.

) và như đã xét ở trên, nó khiến cho hạt chuyển dong theo đường trịn nằm trong mặt


phẩng vng góc với B. Do đó, chuyển động của hạt là tổng hợp của hai chuyển động :
+

* Chuyén dong tron déu trong mắt phẳng vng góc với B, với vận tốc đài bằng v, với
bán kính, chủ kỳ, qũy đạo, tấn số góc được xác định theo các cơng thức trên, chỉ cẩn
thay trong dé cdc gid tri v = v.sina

* Chuyén dong đều theo quán tính, với vận tốc v = v.cosø dọc theo phương của B
Vì thế qũy đạo của hạt là một đường xoắn ốc hình trụ, cú trc trựng vi phng ca cm
ng t B

Wiis
Y

đè
>
4

l

oF

í

lc



}


\

`

TT

1

4


\

f

.

oT

'

:

ẹz



ố.
ý


`

NV

jig
`

7
`

Ly.

ơ





re

`.

Bc ca đường xoắn ốc là :
l=v,.T

2.z.v.cosứ

* oor


ee

=E
m

I. Su léch ctia hat mang điện trong điện trường và từ trường
I_

Xét một chùm hạt mang điện tích chuyển động theo truc Ox với vận tốc ban đầu vụ, di
qua hai bin của một tụ điện phẳng. Nếu giữa hai bản của tụ điện chưa có điện trường,

hạt mang điện sẽ chuyển động thẳng đều và đập vào màn chấn ở điểm A

SVTH : NGUYEN THI THU TRANG

5|


GVHID : PHAM VĂN ĐỒNG |

Đặt vào giữa hai bản tụ một điện trường và để đơn giản giả thiết rằng khoảng cách giữa

1d bản là nhỏ số với kích thước của chúng, để cho điện trường giữa hai bắn có thé coi là
đếu. Đật trục tọa độ OYy tho phương của điện trường ta cú :

E,=E,=U
E,=E

Củn từ trường bing khéng: B, = B,


= B,

= 0

Chiyén dong cia hạt ở giữa hai bản của tụ điện là :
_®

dv
m. dt

-*
e.E

Có thể phân tích thành các thành phần sau :

đ, mo
di

đo

`

đt

"

9, _ eE
dt

m


Tích phân các phương trình này chú ý rằng vận tốc ban đầu v, hướng theo trục Oy, ta có :
W-

“Và

cv

"Uy

m

cE

Kết qủa là hạt tham gia hai chuyển động đồng thời :
s* Chuyển động đều theo quán tính với vận tốc v, doe theo Ox
+ Chuyển động nhanh dẫn đều theo trục Oy dưới tác dụng của lực f = e.E khơng đổi
Chuyển động tổng hợp của hạt có qũy đạo là một parahol ( giống như trường hợp của
một vật ném theo phương nằm ngàng trong trong trường )

Xét một cách chỉ tiết : dưới tác dụng của lực điện trường, hạt thu được gia tốc :
a=

dy,

e£

—_ -——

dt


'SVTH_ NUUYỄN THỊ THU TRANG

m

6 |


GVIHD: PHAM VĂN ĐỒNG|
Chuyển động của hạt trong điện trường xây ra trong khoảng thời gian :
I

i

&

Vụ

|, : chiểu đài của bản tụ điện theo phương Ox
Sau khỏang thời gian đó, hạt bị lệch theo phương của trục Oy một khoảng :
|
y= Sat
=

aE

| e,

2


mv

Kiu hạt bất đầu ra kỏi tụ điện, vận tốc theo phương Oy của hạt là :
%

=

at,

=

eE

mov
Bắt đấu từ đó, hạt chuyển đơng đều theo phương của vận tốc tổng hợp, lập với phương Ox

trơi móc ứ,, xác định bởi :

Vạ

m

vị

Nếu khoảng cách từ tụ điện đến màn chắn là I,, thì sau khi ra khỏi tụ điện, hạt bị lệch
theo trục Oy mội khoảng y;:

hay:

l

y = tga. 2h

+I,

Kết qủa này cho thấy, sau khi rời khỏi bẳn tụ điện, hạt chuyển động thẳng, giống như nó
đã xuất phát từ giữa tụ điện, mà phương chuyển động lập với trục Ox một góc
2, Xét sự lệch của chùm hạt mang điện khi hạt chuyển động qua khu vực có từ trường. Giả

SVTH : NGUYỄN THỊ THU TRAR

7

|


GVHD : PHAM VĂN DONG
sử huI có vận tốc vụ theo trục ƠOx, và từ trường tắc đụng trong khoảng có chiều dai |
Vectư cảm ứng từ l3 vng góc với vận tốc vụ. Lực Lorentxơ tác đụng lên hạt có giá trị
[ = e.v,.B
[.ực này gây cho hat một gia tốc :

n=

I

c

— = —.yv,.B
m


m

Nét Irường hợp su léch eda bạt là nhỏ, nghĩa là có thể coi lực f và gia tốc a khơng đổi

và ln vng góc với trục Ox. Bằng cách lý luận hoàn toàn tương tự như trong trường hợp
điện trường, ta có độ lệch của hạt trong từ trường là :
y*"

e

|

= pi{ou,

4 1}

Giác lệch của chùm hạt so với phương bạn đầu là :
\ Ka

€

=0
mi |

Kết qủa cho thấy sự lệch của chùm hat nếu là nhỏ thì sau khi ra khỏi từ trường, hạt sẽ

chuyển động như là nó xuất phát từ tẫm của vùng có từ trường

* Ta nhận thấy rằng sự lệch của những chùm hạt mang điện trong điện trường và từ
trưởng tỷ lệ với điện tích riêng = của hạt, tỷ lệ với cường độ điện trường ( E hặc B )


và phụ thuộc vào vận tốc v„ của hạt
Những hat có cùng giá trị =

và vận tốc v„ bị lệch như nhau và đập vào cùng một điểm

trên màn chắn

SVTH : NGUYEN THI THU TRANG

8


GVHD : PHAM VAN DONG |

CHUONG 2:
UNG DUNG CUA CHUM TIA ELECTRON

SVTH : NGUYEN THI] THU TRANG |

9


'GVIID : PHAM VĂN ĐỒNG |
I...

iukinh electro

rong kỹ wat hién« i, chim tia electron dude ứap dựng rất nhiều. Muốn sử dụng chùm
ta đó, !£ đitapi (c những chùm phát clectron mạnh, đồng thời phải có biện pháp tạo

nến nÌ nm, “hèm + — tính chất cẩn thiết vẻ hình dạng, cường độ, độ hội tụ .. Những
digu de
trứng

co thé thue - *n được bằng cách ứng dụng sự lệch của chùm tia trong điện
+1 '*ường, Trong điện trường và từ trường ck-:ctron clú lực tác dụng của lực

ận và lực từ, nên nói chung chùm tia khơng truyền th.ng mà chúng có thể bị khúc xạ
lv phần xa

Ba

Vt

và

We

ch

|

,

4

|

4


i;

|

h

?

’

es
Ầ
4

Rm

we
- -

t

ia electron

,
*

4

5


age le

4

Ỷ

Gs

iL:

AH

2

Ta lãy xét một chùm

\

'

| f

——

~

it

j


;

Pr

dễ

` =
--

liuyển đông theo một phương nào đó và đi vào một

điện trường đều cäa một tu điện p:ắng ( xuyên qua bản dương của tụ điện ) như trên hình

a. Khi đó điện trường có tác dụng hẳm chuyển động của electron. Thanh phẩn vận tốc

pháp tuyến v„ của ciectron, vng góc với các mặt đẳng thế, có giá trị giảm dẫn. Thành
phan vận tốc tiếp tuyến vụ, song song với mặt đẳng thế, khơng thay đổi. Nếu điện
trường đủ mạnh, tì đến một điểm B nào đó, thành phân vụ triệt tiêu và sau đó đổi

hướng. Kết qủa là electron sẽ chuyển động theo đường cong ABC và ra ngoài điện
trường ( điểu n? y có thể thực hiện được nếu bản của tụ điện là một lưới kim loại hay một
lá kim loại cự: mỏng có thể cho chùm electron truyền qua ). Vì độ biến thiên của đện thế
từ A đến B + từ B đến C là bằng nhau nhưng ngược hướng nên chùm electron ra khỏi
điện trường ¡p với bản tụ điện một góc bằng góc của chùm tỉa tới. Ở đây có sự phản xạ
của chùm
. electron và định luật phần xạ cũng giống như trong quang học { hình b ) :
chom tia t ; vi tia phan xạ nằm trong cũng một mặt phẳng với pháp tuyến của mặt dẳng

thế, góc !‹ ¡ bằng góc phản xa.


Nếu điệ', trường không đủ mạnh để làm cho vận tốc vụ triết tiêu, chùm tỉa clectron sẽ
bay ra khỏi bản kia của tụ điện dưới góc khác số với góc tới, Hướng của chim tia bi thay
đổi. Ta nói rằng clectron đã bị khúc xạ. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới nếu electron chuyển

[ SVTH: NGUYỄN THỊ THU TRANG -

10


__ GVHD : PHẠM VĂN ĐỒNGÌ
động tữ nơi có điện thế c cao đến nơi có điện thể thấp ( vì điện trường có tác dụng hãm

clectron ). Như hình a sau đây:

vị

—*,

VỊ

.

Ve

Tia clectron bị khúc xạ giống như một tia sáng truyền từ mơi trường có chiết suất n, lớn
sang mơi trường có chiết suất n, nhỏ.
Nếu electron chuyển động từ nơi có điện thế thấp đến nơi có điện thế cao, góc khúc xạ r

nhỏ hơn góc tới l{ hình b ) giống như trường hợp khúc xạ của tia sáng khi n,


> n,

Từ đó ta thấy rằng sự biến đổi điện thế trong không gian làm ảnh hưởng đến sự truyền

của chùm electron. Bằng cách bố trí những điện trường thích hợp, ta có thể tạo nên
những hệ thống có khả năng làm thay đổi sư tuyển của chùm tia electron, giống như
những hệ thống quang học làm thay đổi sự truyền của tia sáng. Ta cũng có thể làm tương
tự nhờ bổ trí những từ trường thích hợp. Việc nghiên cứu và ứng dụng những hiện tượng

này được xét trong phẩn riêng của vật lý là phần quang học electron. Trên cơ sở sự phản
xa, khúc xạ của tia elecưon, ta có thể tạo nên những thấu kính clectron, có tác dụng
phân kỳ hay hội tụ chùm tỉa sáng

Trong thấu kính điện, sự lệch của những electron được thực hiện nhờ điện trường gây bởi
hệ thống điện cực, có hình dạng và điện thế thích hợp. Hình vẽ sau cho ta một sơ đỗ của
thấu kính đơn giản : gồm điện cực D,, D, có cùng một điện thế, ở giữa chúng là điện
cực D;, Nếu điện thế D,, D, có điện thế dương so với D,, thấu kính có tác dụng hội tụ
chùm electron. Chùm electron xuất phát từ P, sau khí đi qua thấu kính sẽ hội tụ lại ở P,

và ta thu được ở P, ảnh của nguồn electron ở P

91A

SVTH ; NGUYEN THI THU TRANG

iI


[


So

GVHD : PHAM VAN DONG|

Trong những thấu kính từ, su léch chin electron được gây bởi từ trường của những ống
đây có hình dạng nhất định. Chhúng ta biết đến sự hội tu của electron trong từ trường của

xôlênôit. Những electron xuất phát từ cùng một điểm của
điểm ở cách nguồn một bước xoắn của qũy đạo, tạo nên ảnh
cho ta ảnh của nguồn qua một thấu kính từ tạo bởi mơt
Trong thực tế ta có thể tạo nên thấu kinh từ bằng một vịng

nguồn hội tụ
của điểm đó.
từ trường của
đây có dịng

tại cùng một
Hình dưới đây
một xơlênưi.
điện chạy qua

lắc để tăng cường khả năng hội tụ, ta có thể đùng cuộn dây nhiều vịng và có lõi sắt
tihtf hình sau :

Hình này cho ta mặt cắt của một thấu kính từ thơng dụng
Chùm tia electron và những thấu kính được ứng dụng nhiều trong kỹ thuật. Ở đây ta xét

hai trường hợp ứng dụng quan trọng là đao động ký điện tử và kính hiển vi điện tử


HH: Dao động ký điện tử
Dao động ký điện tử là một dụng cụ phổ biến trong việc nghiên cứu vật lý. Nó giúp ta

quan sát những biến đổi nhanh. Bộ phận cơ bản của nó là ống phóng tỉa electron. Ống
phóng là một bình thủy tỉnh đã hút chãn khơng. Nguồn electron là một catốt đốt nóng K,
phát xa nhiệt electron. Nhữ một hệ thống điện cực tăng tốc và thấu kính electron, chùm

electron hội tụ thành một tia mảnh và đập vào màn huỳnh quang E, tạo thành một chấm

sáng. Giữa nguồn electron và màn huỳnh quang có đặt hai cặp bản tụ điện c, và c; có
tác dụng làm lệch chùm tia theo hai phương vng góc với nhau
. A

|

5
\

ae baa

C,

Ở một cập bản

L

tụ điện, thí dụ e, người ta đật một điện thế biển thiên theo thời gian, theo

tniột quy luật biểu điển trên hình sau :


SVTH : NGUYÊN THỊ THU TRANG

12


GVHD : PHAM VĂN ĐỒNG |
Điện thể hình rằng gọi là điện thế quét hay điện thế khai triển . Điện thế khai triển làm

cho tia eleetron trên màn huỳnh quang chuyển đông đều theo phương nằm ngang. Trên

cập bản tu điện còn lại ( cập e, ), ta đặt điện thế cẩn nghiên cửu. Dưới tác dụng đồng
thời của điện trường hai tụ điên, vệt sáng trên màn vẽ nên một đường cong, biểu diễn sự
biến thiên của điện thế cần nghiên cứu theo thời gian
Trong môi số dào đông ký, sự lệch của ta elctron được gây bởi từ trường. Khi đó những
tu điện được thay bằng những cuộn đây, đặt bên ngồi ống phóng và ở sát đó

Vì khối lượng electron rất nhỏ, nên qn tính của electron cũng nhỏ. Nhờ thế mà dao

đông ký điện tử có thể dùng để khảo sit những qúa trình biến đổi rất nhanh. Đỏ là một
tu điểm lân của đao động ký điện tử. Ơng phóng tỉa electron cịn được ứng dụng nhiễu

tronp kỹ thuật rada và vô tuyến truyền hỡnh

HI, Kớnh hin v in t

`

i
\


,

`

`

`

`

x
`

ộ

=

-

`



/

/

`
#


Ê

\

s


;

_*# _

`



'
E

L

'

*

'

t

*


n



+

+

.

*

Set.
.

'
:

7

/

.

't*


#

~~,


i!
on

2

/

a,
|

/

ơ

L-



Ê t

Xe`




#

N
`


4

`

'

t



Đ ó so sánh kính hiển vì điện từ dàng thấu từ và kính liển vỉ quang học

' §VTH

: NGUN THỊ THỦ TRANG

13


Kinh hiển vị điện tử là một đụng cụ, trong đó người ta ứng dụng khả nãng hội tụ chùm la
clectron của những thấu kính từ. Một chùm elecưon phát ra từ một catốt đốt nóng, được
hội tụ và rọi qua vật cần quan sắt, Những vật khác nhau của vật ngăn cần chùm elecltron

nhiều hay ít tùy theo tính chất của từng vật. Nhờ một hệ thấu kính từ, tạ thu được ảnh
phóng đại của vật. Ảnh này có thể hiện trên màn huỳnh: quang hoặc được chụp vào phim

hay kính ảnh. Hình trên là sơ đỗ kính liển vị điện tử dùng thấu kính từ và kính hiển vi
quang học có bộ phận chụp ảnh, để tiện su sánh những phân của kính hiển vị điện tử ký
luệu bằng chữ lớn A, B, €... những phần tưng ứng của kính quang học ký hiệu bằng chữ


, h, ©.. Trong kính hiển vi điện tử A là nguồn electron, B là thấu kính từ hội tụ tỉa
electron
và rụi tia này qua vật C, Ð và vật kính E là vật trung gian của vật, E là thấu kính hội tụ

cho ta ảnh cuối cùng G của vật trên màn huỳnh quang ( hay kính ảnh ) H. Tồn hộ hệ
thống được đặt trong một ống, được hút chân không, sao cho quãng đường tự do trung

bình của electron lận hơn nhiều so với khoảng cách từ nguồn electron đến màn H
Trong kính hiển vì quang học, a là nguồn sắng, b là kính tụ quang, e là vật cần quan sắt,
d là vật kín, e là ảnh trung gian, f là thấu kính tụ cho ta ảnh cuối cùng

của vật trên kính

ảnh h. Những kính hiển ví điện tử hiện đại có độ phóng đại hàng trăm ngàn lấn hay |Win
hơn. Đơ phóng đại của kính hiển ví quang học tốt nhất cũng chỉ vào khoảng vài ngàn lẳn.
Do đó kính hiển vì điện tử giúp tà nghiên cứu những vật mà kính lúển vỉ quang học
khơng giúp ta quan sát được: Độ phóng đại của kính hiển vị điện tử lớn là do bước sóng

của eleetron rất nhỏ so với bước sóng ánh sáng dùng trong kính hiển vi quang học
Kính hiển vi điện tử là một cơng cụ rất quan trọng của vật lý và khoa học hiện đại

| SVTH ; NGUYEN THI THU TRANG

4 |


GVHD ; PHAM VAN DONG

CHUONG3:


-

|

XÁC ĐỊNH ĐIỆN TÍCH RIÊNG CỦA NHỮNG
HAT MANG ĐIỆN

| SVTH: NGUYEN THITHU TRANG

-

l5


a

-

GVHD : PHAM VAN DONG |

—=———

Việc xác định điện tích œ và khối lượng m của hat mang điện ( clcctron, tịn ) có ý nghĩa

qian trong trong việc nghiên cứu những hiện tướng điện, trong việc xác định bản chất của
những hạt đó, trong vật lý nguyên tử và trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác. Tỷ số
m

của hạt goi là điện tích riêng của chúng, có ý nghĩa quan trọng và cần được xác định


mơi cách chính xác, Có nhiều phương nhát; để xác định điện tích riêng.
đây chúng ta
xét những phương pháp trong đó ứng dụng sự lệch của hạt mang điện trong điện trưng và
iat tradeing

I. Niue dinh

dién tích riên

|. Việc xác định điện tích riêng của tia âm cức được 1, Thomson thực hiện từ năm 1897,

bằng cách xác định sư lệch của tia âm cực trong điện trường và từ trường vuông gúc với

tlteu, và vng góc với hướng của chùm Lỉa âm cực

Tia âm cực được tạo ra trong ống phóng điện, phát ra từ catốt đi qua khe hở anốt A, được

thu hep lai. Tia Am cực đi vào giữa hai ban tu điện C, Một nam châm điện gây nên một từ
trường theo phương ngang của ống phóng tác dụng lên chùm túa trong phạm vì tác dụng

của điện trường. Độ lệch của chùm tủa âm cực gây ra trên màn huỳnh quang M ở cuối
ống. Nếu khơng có cả điện trường và từ trường thì tia âm cực sẽ đi thẳng và ở giữa màn
huỳnh quang ở điểm O

Nếu ta cho điện trường tác dụng ở hai bản tụ điện, chùm tia bị lệch về phía bản dương,

chứng tỏ chùm tia mang điện âm. Từ trường cũng gây sư lệch cho chùm tủa, theo phương
của sự lệch do điện trường gây ra


'Trước hết cần xác định vận tốc của những hạt trong tia âm cực. Muốn thế Thomson cho cả
điên trường và từ trường đồng thời tác dung lên chuyển động của tia, và chọn giá trị của
điện trường lý và cảm ứng từ l3 sao cho tác dung của hai trường khử nhau, nghĩa là tỉa âm

cực vẫn đập vào điểm giữa O của màn huỳnh quang. Từ đó có thể tính được vận tốc của

tỉa âm cực. Thật vậy, điện trường tác dụng lên mỗi hạt của tia âm cực một lực bằng c.1, từ
trường tác dụng lực bằng c.v,. Vì chùm tỉa khơng bị lệch nên hai lực này bằng nhau và
ngược chiểu, do đó ta có thể tỉnh được :
v=

E
B

| SVTH : NGUYEN THI THU TRANG

16


GVHD: PHAM VAN DONG |

S

_

Bay giờ chỉ cẩn cho tác dụng riêng biệt hoặc điện trường lý, hoặc từ trường B va quan sat
xứ lệch của chùm tỉa, có thể xác định được tỷ số —- theo công thức :
ˆ

+


*

,

+

*

.“

€

m

Cc

tga=

— 1
tì
Về

twaga

—1,B
att

e


=

lầng phương pháp này Thomson đã xác định được tỷ sổ — và xác định được bẳn chất của
tì

tia im cức chỉnh là chùm clectron chuyển đồng

2. Ngoài phương pháp trên, goi là phương nhấp điện trường và từ trường bất chéo, cịn
phướng pháp gói là phương pháp hội tụ hằng từ trường. Phương pháp này dùng dé do điện
tích riêng của electron phát xa nhiệt từ một catốt nóng, Sơ để thí nghiệm được vẽ như hình

\
¥

è

P

^

—

5% --A-

=2“

Si 2

I:lectron được phát ra từ catốt K và tăng tốc nhờ một điện trường đặt giữa catốt K và anốt
A. Sau khi đi qua anốt có một lỗ ở giữa, chùm clectron gặp màn chắn E, có một khe vịng

trịn có tâm trùng với trục của chùm tia. Mân này chỉ cho những electron nào chuyển động
theo đường sinh của một hình nón có góc mở 2ø đi qua

Sau khi gua man E:, electron đi vào môi khoảng không gian không có điện trường. Thiết bj
trên đây được đặt trong một ống đã hút chân không lổng hên trong một ống dây trong đó

có mỘt từ trường đều B đã biết, Khi đó, các electron chuyển động theo những đường

xoắn, Nhữag electron gua man Ei, tạo thành với trục cùng một góc#œ sé lai gap trục của

ống tài những điểm cách nhau một khoảng bằng số nguyên lắn bước xoấn. Ở những điểm
gănp nhau đó, tiết diện của chùm ta là nhỏ nhất, ta nói rằng nó bị hội tụ. Nếu thay đổi giá
trị của từ trường do xolÊnôit tạo ra sẽ có những lúc vét sang do chim electron tạo ra trên

| SVTH ; NGUYEN THI THU TRANG

7

I7