質譜儀的作用:測量帶電粒子的比荷和分析同位素。
質譜儀的工作原理:如下圖所示為質譜儀的原理示意圖,容器A中還有電荷量相同而質量有微小差異的粒子,它們經過電勢差為U的電場加速后,垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場,由于經過電場加速后粒子具有不同的動量,所以進入磁場后將沿不同的半徑做圓周運動,最后打在照相底片的不同地方,在底片上形成若干譜線狀的細線,這樣的細線叫做質譜線。
在電場加速的過程中:qU=?mv2
在磁場中:R=mv/Bq
聯立解得m=B2R2q/2U或者q/m=2U/B2R2
從質譜儀中可以得出的結論:
由公式q/m=2U/B2R2可看出,如果知道粒子做圓周運動的半徑R,就可以求出粒子的比荷q/m,如果再已知帶電粒子的電荷量q,就可計算出粒子的質量m,從而區分同位素。
例題:
如下圖所示,有a、b、c、d四個離子,它們帶等量同種電荷,質量不等有ma=mb<mc=md,以不等的速率va<vb=vc<vd進入速度選擇器后,有兩種離子從速度選擇器中射出進入B2磁場.由此可判定(? A )
A.射向P1板的是a離子
B.射向P2板的是b離子
C.射向A1的是c離子
D.射向A2的是d離子