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高中物理
第十章 磁学
质谱仪
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更新:
2025-05-29 16:00
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质谱仪
## 洛伦兹力的应用-质谱仪 我们知道,微观粒子的质量都很小,体积也很小。那么怎样测定单个粒子的质量呢?利用洛伦兹力设计的质谱仪就能完成这一任务。 质谱仪结构如图 5–33 所示,P 为一带电粒子源,产生正离子;正离子经 S1 和 S2 之间高电压加速后,进入专门设计的速度选择器。速度选择器的作用是使正离子在经过电场和磁场共同存在的空间后(速度选择器中的电场强度为 E,磁感应强度为 B,电场方向与磁场方向相互垂直),只有所受洛伦兹力和电场力二力平衡的那些正离子,才能以一定速率 v 从 S3 缝射出并进入磁场 B0,即 {WIDTH=400PX} 图 5–33 质谱仪工作原理 $$ q E=q v B $$ 由此得出 $$ v=\frac{E}{B} $$ $S_3$ 下方有一垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为 $B_0$ 。正离子在磁场中只受始终与速度方向垂直的洛伦兹力的作用,粒子在洛伦兹力作用下沿半圆轨迹运动并被质谱仪记录底片收集。 由速度选择器选出的速率 $v=\frac{E}{B}$ 和轨道半径 $r=\frac{m v}{q B_0}$ ,可得出圆周运动轨道半径 $r$ 与带电粒子的质量
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