高中物理质谱仪的应用

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质谱仪的作用:测量带电粒子的比荷和分析同位素。

质谱仪的工作原理:如下图所示为质谱仪的原理示意图,容器A中还有电荷量相同而质量有微小差异的粒子,它们经过电势差为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,由于经过电场加速后粒子具有不同的动量,所以进入磁场后将沿不同的半径做圆周运动,最后打在照相底片的不同地方,在底片上形成若干谱线状的细线,这样的细线叫做质谱线。

在电场加速的过程中:qU=½mv²

在磁场中:R=mv/Bq

联立解得m=B²R²q/2U或者q/m=2U/B²R²

从质谱仪中可以得出的结论:

由公式q/m=2U/B²R²可看出,如果知道粒子做圆周运动的半径R,就可以求出粒子的比荷q/m,如果再已知带电粒子的电荷量q,就可计算出粒子的质量m,从而区分同位素。


例题:

如下图所示,有a、b、c、d四个离子,它们带等量同种电荷,质量不等有ma=mb<mc=md,以不等的速率va<vb=vc<vd进入速度选择器后,有两种离子从速度选择器中射出进入B2磁场.由此可判定(  A )

A.射向P1板的是a离子

B.射向P2板的是b离子

C.射向A1的是c离子

D.射向A2的是d离子


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