Question

【题目】质谱仪是一种研究同位素的工具，如图为倍恩勃立奇等设计的质谱仪结构示意图。从离子源产生的同位素离子，经过S2、Sl之间的电压U加速，穿过平行板P1、P2区间，从狭缝S0垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场，偏转半周后打在照相底片上，不计离子重力。

(1)若忽略某离子进入狭缝S2时的速度，在底片上的落点到狭缝S0的距离为上，求该离子的比荷；

(2)实际上，离子进入S2时有不同的速度，为降低其影响，在P1、P2间加均垂直于连线S1S0、场强为E的匀强电场和磁感应强度为B'的匀强磁场，电场方向由P1指向P2，试指出磁场B'的方向。若带电量为g的两个同位素离子在底片上的落点相距△L，求它们的质量差△m。

Answer 1

【答案】(1)；(2)垂直于纸面向外；

【解析】

(1)对粒子在S2、S1之间的加速过程，有

①

对离子在磁场B中的偏转过程，有

②

2r=L ③

联立①②③式，解得离子的比荷

④

(2)磁场的方向应垂直于纸面向外，要离子沿连线S1S0运动，有：

⑤

对两个同位素离子（设m1>m2），分别有：

⑥

⑦

⑧

联立⑤⑥⑦⑧式，解得两个离子的质量差

⑨