تبلیغات
شیمیدان جوان - آزمایش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الكترون )
 
شیمیدان جوان
درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : Ali harati
نویسندگان
نظرسنجی
نظر شما درباره این وبلاگ چیست ؟






آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

آزمایش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الكترون )

در آزمایش تامسون از اثر میدان الكتریكی و میدان مغناطیسی استفاده شده است. دستگاهی كه در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته است از قسمتهای زیر تشكیل شده است:

الف ) اطاق یونش كه در حقیقت چشمه تهیه الكترون با سرعت معین می باشد بین كاتد و آند قرار گرفته است. در این قسمت در اثر تخلیه الكتریكی درون گاز ذرات كاتدی ( الكترون ) بوجود آمده بطرف قطب مثبت حركت می كنند و با سرعت معینی از منفذی كه روی آند تعبیه شده گذشته وارد قسمت دوم می شود. اگر بار الكتریكی q  تحت تاثیر یك میدان الكتریكی بشدت E  قرار گیرد، نیروییكه از طرف میدان بر این بار الكتریكی وارد می شود برابر است با:      

F= q.E

 در آزمایش تامسون چون ذرات الكترون می باشند q = -e بنابراین:

F= -eE  

از طرف دیگر چون شدت میدان E  در جهت پتانسیلهای نزولی یعنی از قطب مثبت بطرف قطب منفی است بنابراین جهت نیروی  در خلاف جهت یعنی از قطب منفی بطرف قطب مثبت می باشد. اگرx  فاصله بین آند و كاتد باشد كار نیروی F در این فاصله برابر است با تغییرات انرژی جنبشی ذرات . از آنجاییكه كار انجام شده در این فاصله برابراست با مقدار بار ذره در اختلاف پتانسیل موجود بین كاتد وآند بنابراین خواهیم داشت

ev0 =½m0v2

كه در آن  v0    اختلاف پتانسیل بین كاتد و آند e  بار الكترون  v  سرعت الكترون و  m0  جرم آن می باشد. بدیهی است اگر v0  زیاد نباشد یعنی تا حدود هزار ولت رابطه فوق صدق می كند یعنی سرعت الكترون مقداری خواهد بود كه می توان از تغییرات جرم آن صرفنظ نمود . بنابراین سرعت الكترون در لحظه عبور از آند بسمت قسمت دوم دستگاه برابر است با:

v = √(2e v0/ m0)

 

ب) قسمت دوم دستگاه كه پرتو الكترونی با سرعت v وارد آن می شود شامل قسمتهای زیر است :

 

 

1- یك خازن مسطح كه از دو جوشن  A  وB  تشكیل شده است اختلاف پتانسیل بین دو جوشن حدود دویست تا سیصد ولت می باشد اگر پتانسیل بین دو جوشن را به v1   و فاصله دو جوشن را به d   نمایش دهیم شدت میدان الكتریكی درون این خازن E = v1/d   خواهد بود كه در جهت پتانسیلهای نزولی است.

 

2- یك آهنربا كه در دو طرف حباب شیشه ای قرار گرفته و در داخل دو جوشن خازن: یك میدان مغناطیسی با شدت B  ایجاد می نماید . آهنربا را طوری قرار دهید كه میدان مغناطیسی حاصل بر امتداد ox   امتداد سرعت - و امتداد  oy امتداد میدان الكتریكی - عمود باشد.

 

پ) قسمت سوم دستگاه سطح درونی آن به روی سولفید آغشته شده كه محل برخورد الكترونها را مشخص می كند.

وقتی الكترو از آند گذشت و وارد قسمت دوم شد اگر دو میدان الكتریكی و مغناطیسی تاثیر ننمایند نیرویی بر آنها وارد نمی شود لذا مسیر ذرات یعنی پرتو الكترونی مستقیم و در امتداد ox   امتداد سرعت ) خواهد بود و در مركز پرده حساس p یعنی نقطه  p0 اثر نورانی ظاهر می سازد.

اگر بین دو جوشن خازن اختلاف پتانسیلv1 را برقرار كنیم شدت میدان الكتریكی دارای مقدار معین E خواهد بود و نیروی وارد از طرف چنین میدانی بر الكترون برابر است با   FE = e E  این نیرو در امتداد  oy و در خلاف جهت میدان یعنی از بالا به پایین است.

میدان مغناطیسی B  را طوری قرار می دهند كه برسرعتv   عمود باشد . الكترون در عین حال در میدان مغناطیسی هم قرار می گیرد و نیرویی از طرف این میدان بر آن وارد می شود كه عمود بر سرعت و بر میدان خواهد بود . اگر این نیرو را بصورت حاصلضرب برداری نشان دهیم برابر است با:

  

FM = q.(VXB)

در اینجا q = e    پس:

FM = q.(VXB)

و مقدار عددی این نیرو مساوی است با  F = e v B   زیرا میدان B   بر سرعت v   عمود است یعنی زاویه بین آنها 90 درجه و سینوس آن برابر واحد است. اگر میدان B     عمود بر صفحه تصویر و جهت آن بجلوی صفحه تصویر باشد امتداد و جهت نیروی FM در  جهت  oy یعنی در خلاف جهت FE خواهد بود. حال میدان مغناطیسی B  را طوری تنظیم می نمایند كهFE = FM  گردد و این دو نیرو همدیگر را خنثی نمایند. این حالت وقتی دست می دهد كه اثر پرتو الكترونی روی پرده بی تغییر بماند پس در این صورت خواهیم داشت:

         FM = FE

        e.v.B = e E

        v = E/ B

چون مقدار E و B  معلوم است لذا از این رابطه مقدار سرعت الكترون در لحظه ورودی به خازن بدست می اید . حال كه سرعت الكترون بدست آمد میدان مغناطیسی B  را حذف می كنیم تا میدان الكتریكی به تنهای بر الكترون تاثیر نماید . از آنجاییكه در جهت ox  نیرویی بر الكترون وارد نمی شود و فقط نیروی FE  بطور دائم آنرا بطرف پایین می كشد لذا حركت الكترون در داخل خازن مشابه حركت پرتابی یك گلوله در امتداد افقی می باشد و چون سرعت الكترون را نسبتا كوچك در نظر می گیریم معادلات حركت الكترون ( پرتو الكترونی ) در دو جهت ox و oy  معادلات دیفرانسیل بوده و عبارت خواهد بود از  

m0(d2x /dt2)/span>=0     در امتداox 

  m0d2y /dt2)=e. E      در امتداoy

با توجه به اینكه مبدا حركت را نقطه ورود به خازن فرض می كنیم اگر از معادلات فوق انتگرال بگیریم خواهیم داشت:

y=(1/2)(e.E)t2/m0

x=v.t

 معادلات فوق نشان می دهد  كه مسیر حركت یك سهمی است و مقدار انحراف پرتو الكترونی از امتداد اولیه (ox  )  در نقطه خروج از خازن مقدار  y  در این لحظه خواهد بود . اگرطول خازن را به L  نمایش دهیم x = L    زمان لازم برای سیدن به انتهای خازن عبارت خواهد بود از t = L / v  اگر این مقدار  t  را در معادله y   قرار دهیم مقدار انحراف در لحظه خروج از خازن به دست می آید:

     Y =  ½ e( E/m0) ( L/ v )2

     e/ m0 = ( 2y/ E ) ( v/ L )2

كه در آن v سرعت الكترون كه قبلا بدست آمده است. L و E بترتیب طول خازن و شدت میدان الكتریكی كه هر دو معلوم است پس اگر مقدار y را اندازه بگیریم بار ویژه یا e/m0  محاسبه می شود.

 پس از خروج الكترون از خازن دیگر هیچ نیرویی بر آن وارد نمی شود بنابراین از آن لحظه به بعد حركت ذره مستقیم الخط خواهد بود و مسیر آن مماس بر سهمی در نقطه خروج از خازن است . اگر a  فاصله پرده از خازن یعنی D P0 باشد می توانیم بنویسیم:

P0P1 = y + DP0 tgθ

tgθعبارتست از ضریب زاویه مماس بر منحنی مسیر در نقطه خروج از خازن و بنابراین مقدار یست معلوم پس باید با اندازه گرفتن فاصله اثر روی پرده( P0 P1)به مقدار y رسید و در نتیجه می توانیم e/ m0 را محاسبه نماییم.

مقداری كه در آزمایشات اولیه بدست آمده بود 108×7/1 كولن بر گرم بود مقداریكه امروزه مورد قبول است و دقیقتر از مقدار قبلی است برابر 108×7589/1 كولن بر گرم است.

علاوه بر تامسون، میلیكان نیز از سال 1906 تا 1913 به مدت هفت سال با روشی متفاوت به اندازه گیری بار الكترون پرداخت.

—————————–

منابع :

cph-theory

rc.unesp

http://www.knowclub.com/question/?p=18





نوع مطلب : آزمایشات، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

       نظرات
پنجشنبه 7 آبان 1388
Ali harati
سه شنبه 18 دی 1397 07:05 ق.ظ
This has to be the cutest funniest picture of a hamster ever.
Check out this picture of a hamster eating a cracker if you’re in need of a smile http://dapalan.com/A0LD
جمعه 16 آذر 1397 10:45 ق.ظ

Amazing postings. Thanks a lot.
cialis 5mg prix cialis daily new zealand cuanto cuesta cialis yaho compare prices cialis uk buying cialis on internet buy cialis viagra vs cialis generic cialis 20mg uk prezzo cialis a buon mercato venta cialis en espaa
پنجشنبه 15 آذر 1397 03:33 ب.ظ

Truly quite a lot of valuable information.
tadalafil tablets costo in farmacia cialis order generic cialis online online cialis comprar cialis 10 espa241a cialis diario compra tarif cialis france cost of cialis per pill cialis name brand cheap cialis italia gratis
چهارشنبه 14 آذر 1397 07:42 ب.ظ

Nicely spoken without a doubt! .
cialis professional from usa generic for cialis sialis cialis generico lilly cialis prezzo di mercato cialis 5 mg para diabeticos cialis generisches kanada cialis billig cialis kamagra levitra cialis for daily use
دوشنبه 12 آذر 1397 07:03 ق.ظ

Perfectly voiced genuinely! .
deutschland cialis online cialis en 24 hora tesco price cialis viagra cialis levitra buying cialis overnight we use it cialis online store generic cialis tadalafil cialis kaufen how to purchase cialis on line generic low dose cialis
شنبه 10 آذر 1397 07:17 ب.ظ

Thanks a lot. A good amount of forum posts.

are there generic cialis cialis 200 dollar savings card we like it cialis price cialis uk next day cialis generico online import cialis we use it cialis online store buy original cialis deutschland cialis online sialis
جمعه 9 آذر 1397 06:54 ب.ظ

Appreciate it! Loads of tips.

achat cialis en itali side effects of cialis generic cialis at walmart cialis 30 day sample free cialis tadalafil generic cialis wir preise cialis generico lilly cialis manufacturer coupon free cialis
چهارشنبه 7 آذر 1397 07:19 ب.ظ

Terrific data. Thanks.
buy original cialis price cialis per pill cialis generic availability cialis generico try it no rx cialis tadalafil 20mg only now cialis for sale in us overnight cialis tadalafil cialis name brand cheap tadalafil tablets
چهارشنبه 7 آذر 1397 07:37 ق.ظ

Fine information. Regards.
cialis 50 mg soft tab where do you buy cialis 5 mg cialis pharmacie en ligne cialis rezeptfrei sterreich cialis tablets australia we choice free trial of cialis look here cialis cheap canada cialis generic tadalafil buy cialis daily new zealand cialis tadalafil
دوشنبه 9 مهر 1397 04:27 ق.ظ

You actually reported it very well.
cialis cipla best buy cialis 5 mg scheda tecnica order generic cialis online warnings for cialis free cialis achat cialis en europe when can i take another cialis wow look it cialis mexico cialis coupons printable purchase once a day cialis
یکشنبه 1 مهر 1397 06:32 ق.ظ

With thanks! Useful stuff.
discount canadian pharmacies canadian pharmacies-24h canadian pharmacy meds pharmacy times canadian pharmaceuticals stocks canadian pharmacy viagra best canadian pharmacies online canadian pharmaceuticals nafta buy viagra online usa top rated canadian pharmacies online
چهارشنبه 28 شهریور 1397 03:14 ق.ظ

Incredible plenty of good information!
wow look it cialis mexico cialis efficacit cialis uk next day cialis coupons printable generic cialis pro buy cialis uk no prescription cialis sans ordonnance overnight cialis tadalafil calis cialis 5 mg effetti collateral
پنجشنبه 15 شهریور 1397 07:08 ب.ظ

You made your position very well.!
get cheap cialis we choice cialis pfizer india achat cialis en europe buy brand cialis cheap cialis generic tadalafil buy india cialis 100mg cost only now cialis 20 mg cialis price thailand buy cialis online legal wow look it cialis mexico
چهارشنبه 14 شهریور 1397 11:09 ق.ظ

Thanks, I value this.
drugstore online reviews canadian pharmaceuticals canada medications cheap canadian pharcharmy online canadian online pharmacies reviews no 1 canadian pharcharmy online canadian rx world pharmacy prescription drugs without prior prescription canadian online pharmacy canadian pharmacies that ship to us
سه شنبه 13 شهریور 1397 01:49 ب.ظ

Incredible lots of fantastic info!
how buy viagra buy viagra super active online buy viagra no prescription uk buy genuine viagra viagra prices uk generic viagra online pharmacy buy generic viagra cheap viagra tablets online buy viagra online no prescription uk how can i buy viagra online
دوشنبه 22 مرداد 1397 11:10 ب.ظ

Useful info. Regards!
cialis online cialis 20mg cialis price in bangalore prezzo cialis a buon mercato prescription doctor cialis cialis preise schweiz costo in farmacia cialis usa cialis online cialis 20mg cialis vs viagra
دوشنبه 7 خرداد 1397 11:35 ق.ظ

Beneficial information. Thank you!
rezeptfrei cialis apotheke cialis canada how do cialis pills work buy cheap cialis in uk american pharmacy cialis cialis tablets for sale cialis wir preise cialis generic availability look here cialis cheap canada bulk cialis
پنجشنبه 20 اردیبهشت 1397 12:05 ب.ظ

Cheers, A lot of information!

generico cialis mexico acquistare cialis internet canadian drugs generic cialis buy brand cialis cheap cialis preise schweiz cialis coupons printable dose size of cialis free generic cialis enter site natural cialis estudios de cialis genricos
چهارشنبه 5 اردیبهشت 1397 07:44 ق.ظ

Good posts. Thank you!
find viagra online buying viagra find viagra online buy viagra in pharmacy online viagra buy viagra pharmacy prices where to buy viagra on line rx viagra online buy generic viagra pills where to buy generic viagra online
شنبه 18 فروردین 1397 05:07 ب.ظ

Regards, Useful stuff.
cialis sale online cialis canadian drugs how do cialis pills work cialis 20 mg effectiveness we use it 50 mg cialis dose cheap cialis i recommend cialis generico link for you cialis price cialis italia gratis cialis herbs
شنبه 4 فروردین 1397 09:32 ب.ظ

Wonderful write ups. Many thanks.
free generic cialis cialis super kamagra how much does a cialis cost free cialis cialis usa cost preis cialis 20mg schweiz cialis 20mg order cialis from india viagra vs cialis ou acheter du cialis pas cher
پنجشنبه 2 فروردین 1397 10:41 ق.ظ

You actually said this wonderfully!
cialis flussig look here cialis cheap canada cialis without a doctor's prescription sublingual cialis online cialis 30 day sample cialis 100 mg 30 tablet purchase once a day cialis tadalafil 20 mg click here take cialis when will generic cialis be available
پنجشنبه 15 تیر 1396 01:43 ب.ظ
Loving the info on this site, you have done great job on the posts.
چهارشنبه 7 تیر 1396 08:28 ب.ظ
These are actually impressive ideas in on the topic of blogging.
You have touched some pleasant points here. Any way keep up wrinting.
سه شنبه 6 تیر 1396 07:19 ب.ظ
Hello there, You have done an excellent job. I will definitely digg it and
personally suggest to my friends. I'm confident they'll be benefited from this site.
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 05:21 ب.ظ
Hello this is somewhat of off topic but I was wondering if blogs use WYSIWYG editors or if you have to manually
code with HTML. I'm starting a blog soon but have no
coding skills so I wanted to get advice from someone with experience.

Any help would be enormously appreciated!
چهارشنبه 20 اردیبهشت 1396 10:30 ب.ظ
Hi there very cool website!! Man .. Excellent .. Wonderful ..
I'll bookmark your site and take the feeds also?

I'm glad to find so many helpful information here within the put
up, we'd like work out extra strategies in this regard, thanks for sharing.
. . . . .
جمعه 25 فروردین 1396 09:34 ق.ظ
I seriously love your website.. Excellent colors &
theme. Did you create this site yourself? Please reply back as
I'm wanting to create my own website and would like to find out where you
got this from or just what the theme is called.

Thank you!
پنجشنبه 24 فروردین 1396 05:42 ق.ظ
I really like what you guys tend to be up too.
This sort of clever work and reporting! Keep
up the good works guys I've you guys to blogroll.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر