Question

【題目】質譜儀是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具，某實驗小組利用質譜儀分析某氣體原子的組成，讓該中性氣體分子進入電離室A，在那里被電離成電子和+1價的正離子，這些離子從電離室縫S1飄出（初速度不計），分2次分別進入電場方向相反的加速電場被加速，然后讓離子從縫S2垂直進入勻強磁場，觀察發現一部分粒子打在底片上的P點。已知縫S2與P之間的距離為x1＝2.0cm，另外一部分粒子打在底片上的Q點，已知縫S2與Q點間在沿S2P方向上距離為x2＝6.4cm，磁場寬度為d＝30cm，質子的質量為mp，假設中子的質量mn＝mp，且約為電子質量me的1800倍，即mn＝mp＝1800me．則：

(1)正離子質量與電子質量之比；

(2)試確定這種氣體原子核內核子數。

Answer 1

【答案】(1) 5402 ；(2) 3

【解析】

(1)根據左手定則知達到P點的粒子為負電荷，軌道半徑為r1＝x1＝0.01m，

對于電子在磁場中運動ev1B＝

電子在電場中加速：eU＝﹣0

解得：me＝

到達Q點的為正離子，＝d2+（r2﹣x2）2

解得：r2＝0.735m

設正離子的質量為m，同理得：m＝

所以：＝5402

(2)因為m＝5402me

即：m＝mp＝3mp

所以這種氣體原子核內核子數是3。