Bestämning av en elektrons massa

1 röster
9156 visningar
uppladdat: 2004-02-06
Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete
Bakgrund: Den amerikanska fysikern och professorn Robert Andrews Millikan (1868-1953) genomförde i början av 1900-talet experiment som ledde till att en elektrons laddning kunde bestämmas. Experimentet som Millikan utförde med hjälp av oljedroppar fick det onomatopoetiska namnet: Millikans oljedroppsförsök.

I försöket observerade Millikan att han kunde få oljedroppar att sväva vid en viss fältstyrka (E). Eftersom jordens gravitation påverkar droppen med kraften mg, måste laddningen (Q) * fältstyrkan (E) vara = mg då droppen svävar. Efter en rad försök kom han fram till att oljedropparna hade en minsta gemensam nämnare – laddningen var alltid en multipel av en minsta enhet. Han kom fram till att denna laddning måste vara elektronens laddning.


Svävande oljedroppe i elektriskfält.

Med hjälp av elektronens laddning fick fysiker i början på 1900-talet ett nytt sätt att mer noggrant bestämma partiklars massa, och det är det detta försök går ut på.

Material: Partikelaccelerator i form av en elektronkanon, glaskula innehållande gas, elektromagnet (B=6,9∙10^-4∙I), stationärt mätinstrument, strömkälla, voltmeter, mörklagt rum.

Utförande och iakttagelser: Strömgeneratorn kopplad till elektronkanonen slogs på och spänningen uppmättes till 297 V. I näst intill totalt mörker kunde en elektronstråle som gick rakt ut från partikelacceleratorn iakttas. Elektromagneten som runt om kring glaskulan kopplades på. Strömmen uppmättes till 1,54 A. I och med att magneten kopplades på böjdes elektronstrålen av och bildade en cirkulär bana. Radien på den bildade cirkeln uppgick till 5 cm. Flödestätheten (B)= 6,9∙10^-4∙1,54 T ≈ 1,06 mT.

Beräkning av massan: Vi använder oss av lagen för kraften på en laddning i rörelse i ett magnetfält: F= evB, där e är laddningen hos den nyttjade partikeln. Enligt Millikans beräkningar är en elektrons laddning ≈ 1,60∙10^-19 C. Eftersom elektronerna rör sig i en cirkel kan centripetalkraften användas → m∙v^2 / r = evB. Men kan vi beräkna massan men denna formel? m = erB / v. Farten (v) är inte känd. För att ta reda på v tillämpas energiprincipen. Elektronkanonen ger elektronen en viss rörelseenergi och genom att tillämpa energiprincipen fås sambandet: eU = mv^2 / 2. Genom att kvadrera det första sambandet får vi ekvationssystemet


m^2∙v^2 = B^2∙e^2∙r^2
mv^2 = 2eU

 m = e∙B^2∙r^2 / 2U = 1,6∙10^-19(1,06∙10^-3)^2∙0,05^2 / 2∙297 kg ≈ 7,57∙10^-31 kg.

Resultatet kan jämföras med tabellvärdet för en elektron i vila ≈ 9,11∙10^-31 kg.

Felkällor: Det stationära mätinstrumentet användes vi mätning av elektroncirkelns radie. Eftersom radien tas i kvadrat spelar den en stor roll i bestämmelsen av mas...

...läs fortsättningen genom att logga in dig.

Medlemskap krävs

För att komma åt denna sida måste du vara medlem och inloggad.

Är du inte redan medlem?

Bli medlem nu och få tillgång till allt innehåll på hela Mimers Brunn.

Källor för arbetet

Saknas

Kommentera arbetet: Bestämning av en elektrons massa

 
Tack för din kommentar! Ladda om sidan för att se den. ×
Det verkar som att du glömde skriva något ×
Du måste vara inloggad för att kunna kommentera. ×
Något verkar ha gått fel med din kommentar, försök igen! ×

Kommentarer på arbetet

Inga kommentarer än :(

Liknande arbeten

Källhänvisning

Alex Olsson [2004-02-06]   Bestämning av en elektrons massa
Mimers Brunn [Online]. http://mimersbrunn.se/article?id=2697 [2017-11-23]

Rapportera det här arbetet

Är det något du ogillar med arbetet? Rapportera
Vad är problemet?



Mimers Brunns personal granskar flaggade arbeten kontinuerligt för att upptäcka om något strider mot riktlinjerna för webbplatsen. Arbeten som inte följer riktlinjerna tas bort och upprepade överträdelser kan leda till att användarens konto avslutas.
Din rapportering har mottagits, tack så mycket. ×
Du måste vara inloggad för att kunna rapportera arbeten. ×
Något verkar ha gått fel med din rapportering, försök igen. ×
Det verkar som om du har glömt något att specificera ×
Du har redan rapporterat det här arbetet. Vi gör vårt bästa för att så snabbt som möjligt granska arbetet. ×

Logga in