2. 測量出帶電離子的荷質比,可進而分析離子的種類,其主要構造可分為離子源、具有均勻磁場B1的分析器及偵測器。質譜儀測量過程如圖12所示:質量m、帶電荷qq0)的離子,由離子源以速度 垂直射入均勻磁場 中(以·表示射出紙面方向),經過半個圓周後射入偵測器,離子源和偵測器的距離固定為L,只有特定質量的離子才能射入偵測器被偵測到。實驗時先讓離子經過平行金屬板間的區域,如圖12左下所示,該區域有橫向的均勻電場E(以®表示電場方向)及進入紙面的均勻磁場 (以Î表示),目的為使垂直射入均勻磁場 的離子皆有相同的速度 回答下列問題。

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  1. 欲使垂直射入均勻磁場 的離子皆有相同的速度 ,則平行金屬板間區域的電場E磁場 及離子速度 有何關係?(2分)
  2. 計算可射入偵測器的離子的質量m為何?(以 , , , 表示)(4分)
  3. 由於實驗中離子速率有誤差 ,離子速率可表示為 ,因此測量到的離子質量會有誤差 ,質量可表示為 計算離子質量的誤差比率( )為何?(以 表示)(4分)

詳解

1.

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2.

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3.

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