高校物理「電子と光」Ｊ．Ｊ．トムソンの実験�@

高校物理「電子と光」Ｊ．Ｊ．トムソンの実験�@

◆問題

横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸とする真空中で、ｘ軸をはさむように、長さｌの極板Ｐ，Ｑをｘ軸に平行に置き、極板ＰＱ間にはｙ軸に平行に一様な電場Ｅがかかっている。極板の中央ｘ＝０の位置からｘ軸の正の向きにＬ離れた位置には、ｘ軸と垂直に蛍光板が置かれている。
ｘ軸に沿って質量ｍ，電荷−ｅの電子を速さｖ0で極板間に侵入させるとき、次の問に答えよ。ただし、重力は無視できるものとする。

(1) 極板ＰＱ間において、電子に生じる加速度を求めよ。


↓教科書の内容の習得から共通テストに対応する実力をつけるためには↓

良問の風物理頻出・標準入試問題集 (河合塾シリーズ)

電子の比電荷を求めたＪ．Ｊ．トムソンの実験です。この実験の結果は公式として覚えてしまって良いものですが、順を追って必要な数量を求めることができるようにしていきましょう！

極板ＰＱ間には電場Ｅがあり、進入する荷電粒子である電子の電荷は−ｅ，質量はｍですね。

電場内で荷電粒子が受ける力は、Ｆ＝ｑＥで求めることができます。
この問題では、Ｆ＝ｅＥですね。
そして、この力を受けて電子は速度が変化します。Ｆ＝ｍａですね。
だから、

ｍａ＝ｅＥ
　ａ＝ｅＥ／ｍ

電場の向きはｙ軸の負の向きなので、−ｅの電荷を持った粒子は電場の向きと反対のｙ軸の正の向きに力を受けます。
というわけで、

「ｙ軸の正の向きにｅＥ／ｍの加速度を生じる」

ということができます。


次の問題→極板ＰＱ間から飛び出した直後の電子の座標と速度


◆関連項目
ミリカンの実験、比電荷
原子まとめ、電気・磁気まとめ


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