Одређивање специфичног наелектрисања честица

Специфично наелектрисање:

однос количине наелектрисања и масе једне честице $(\frac{q}{m})$ ;
мерна јединица је кулон по килограму $(\frac{C}{kg})$ ;
Џ.Џ. Томсон 1897. године – први одредио специфично наелектрисање електрона.

За одређивање специфичног наелектрисања електрона користи се вакуумска стаклена цев. Млаз електрона емитује катода. Помоћу малих отвора на аноди (може буде више анода) добија се врло узан сноп електрона. Сноп електрон долази до флуоресцентног екрана и при томе долази до светлуцања.

У стакленој цеви се налазе паралелне електроде које формирају хомогено електрично поље. У истом делу цеви постоји и хомогено магнетно поље, које се добија помоћу струје кроз два калема смештена изван цеви. Правци јачине електричног поља и магнетне индукције су међусобно нормални. Електрично и магнетно поље могу да скрену млаз електрона у истој вертикалној равни.

Када се плоче прикључе на извор једносмерне електричне струје између њих настаје електрично поље. Светла тачка која се налазила у центру екрана помера се на горе или на доле (зависно од смера електричног поља). Кад се извор електричне струје искључи светла тачка се враћа у центар екрана.

Укључивањем електричне струје кроз калемове формираће се хомогено магнетно поље. Линије магнетног поља су нормалне на правац кретања електрона. Лоренцова сила скреће сноп електрона на горе или на доле зависно од смера индукције поља.

У примерима приказаним на сликама елетрично поље ће скретати млаз електрона вертикално навише, а магнетно поље вертикално наниже.

Подешавањем вредности и смера електричног и магнетног поља, може да се постигне да се њихова дејства поништавају тако да светла тачка буде на истом месту као и кад нема електричног и магнетног поља. Када се то постигне електрична и Лоренцова сила имају исте вредности и исти правац, а супротне смерове.

$eE=evB$

Брзина електрона: $v=\frac{E}{B}$

Мерењем вредности јачине електричног поља и магнетне индукције може да се одреди брзина кретања честица.

Заменом вредности за брзину у формулу за одређивање полупречника кружне путање електрона у магнетном пољу $r=\frac{mv}{eB}$ добија се:

$r=\frac{mE}{eB^{2}}$

$\frac{e}{m}=\frac{E}{rB^{2}}$

Ако се електрично поље искључи, тако да делује само магнетно поље, млаз електрона се креће по луку полупречника r. Полупречника r може да се одреди на основу померања светле тачке на екрану.

$\frac{e}{m}=1,76\cdot 10^{11}\frac{C}{kg}$

Наелектрисање електрона први је одредио Миликен, 1909. године, што је омогућило да се одреди и маса електрона.

$e=1,6\cdot 10^{-19}C$

$m_{e}=9,1\cdot 10^{-31}kg$

Уређај за одређивање специфичног наелектрисања електрона може да се користи и за одређивање специфичног наелектрисања других честица. Уместо флуоресцентног екрана може да се постави фотографска плоча (филм).

Описан је поступак који је користио Џ.Џ. Томсон.

Специфично наелектрисање електрона може да се одреди и на следећи начин:

Кинетичка енергија којом располаже електрон једнака је раду који изврши електрично поље приликом убрзавања електрона између катоде и аноде (производ количине нелектрисања електрона и напона између катоде и аноде):

$\frac{mv^{2}}{2}=eU$