Preveden delovni zvezek (pdf format)

Raziskava 27.3: Masni spektrometer
Negativno nabit delec vstopi v obmoje s
konstantnim magnetnim poljem, usmerjenim v
zaslon, in konstantnim elektrinim poljem, ki ga
ustvarjata nabiti ploši. e delcu uspe preiti prvo
obmoje, vstopi v obmoje, kjer je prisotno samo
magnetno polje. Ponovni zagon.
Raziskava prikazuje, kako deluje masni
spektrometer (Glej Predatavitev 23.4 in Raziskavo
25.4 za primere povezane s tem). Mnogo delcev
lahko vstopi v prvo obmoje. Za doloene
vrednosti elektrinega in magnetnega polja pa pridejo skozi neodklonjeni samo delci s tono
doloeno hitrostjo. S tem, ko pošljemo delce skozi hitrostni selektor, vemo tono, kakšno hitrost
imajo delci, ko vstopijo v drugo obmoje.
a. e je zaetna hitrost 50 m/s, magnetno polje 0.5 T, masa 0.3 g in naboj -1 x 10 -3 C,
kolikšno mora biti elektrino polje da bo "izbran" delec s hitrostjo 50 m/s Najprej pridi
do odgovora z izraunom, potem pa ga preveri s pomojo animacije.
b. e spremeniš vrednost magnetnega polja, ali je potem še zmeraj "izbran" delec s hitrostjo
50 m/s
c. Kaj pa, e spremeniš maso ali naboj Razloži!
d. Ko je enkrat izbran delec s hitrostjo 50 m/s in preide v drugo obmoje, kjer je prisotno
samo magnetno polje, zane delec potovati po krivulji. Zakaj
Nastavi zdaj maso iz 0.3 grama na 0.1 gram. Preveri, da se krivulja, po kateri se premika nabiti
delec, spremeni. Za vsako maso se krivulja nekoliko spremeni. To nam omogoa, da izmerimo
maso vsakega posameznega delca. To je zelo uporabno, še posebej ko je masa delca premajhna,
da bi jo izmerili z drugimi metodami.
e. Z upoštevanjem magnetne sile v drugem obmoju razvij matematini izraz, ki povezuje
maso delca z ostalimi spremenljivkami. V izraz ne vpletaj hitrosti. Uporabiš lahko pogoj,
da pride delec skozi obmoje elektrinega in magnetnega polja neodklonjen. Tvoj izraz
bo prav tako vseboval polmer krivujle, po kateri se giblje delec.
Ta polmer lahko izmeriš v apletu s pritiskom na miško (položaj je podan v metrih, as pa v
sekundah). V pravem masnem spektrometru je polmer pogosto merjen s pomojo fotografske
ploše, ki je pritrjena na prostor, kamor prileti delec. Ko delec zadane plošo, pusti za sabo sled.
Tako lahko izmerimo polmer.
f. Preveri izraz, ki si ga izpeljal. e vstaviš zgornje vrednosti, bi moral dobiti maso 0.1
gram
221