Удельный заряд электрона. Козлов В.И - 2 стр.

                                           3
                              Лабораторная работа 8

                          Удельный заряд электрона

             В лабораторной работе экспериментально определяется удельный заряд
электрона e/m двумя методами. Первый из них основан на законе Богуславского-Ленгмюра
(закон “трех вторых”). Во втором исследуется движение электронов в скрещенных
радиальном электрическом и однородном магнитном полях.

      Закон “трех вторых”

       Рассмотрим диод, в котором катодом является проволока радиусом rк, а анодом –
соосный с нею полый цилиндр          радиусом ra.   Длина этих электродов l. При
термоэлектронной эмиссии из катода в пространстве вокруг него образуется облако
электронов (пространственный заряд). Анодный ток в случае существования этого облака
(при этом часть электронов из облака возвращается на катод) будет подчиняться закону
“трех вторых”:
                                               12
                           8 2π ε 0 l  e 
                        I=                        U3 2 ,                        (1)
                             9      ra  m 
где U – разность потенциалов между анодом и катодом, ra>> rк. Условия стабильного
существования упомянутого облака состоят в том, что электроны, вылетающие из катода,
должны иметь нулевую начальную скорость, а электрическое поле вблизи катода должно
отсутствовать     (∂ U ∂ r = 0)   –   этим     обеспечивается     возможность   почти
беспрепятственного обмена электронами между катодом и облаком (рис. 1). Можно
сказать, что закон “трех вторых” описывает “вытягивание” электронов из облака, причем
доля таких электронов относительно общего числа электронов в облаке мала. При
достаточно большом анодном напряжении уже все электроны облака будут устремляться к
аноду ( ток насыщения) – при этом закон “трех вторых” уже не будет выполняться.


                             U

                                       1

                                                2
                                                       3

                               0
                                                             r
                                 к                  а
      Рис. 1. Возможные варианты изменения потенциала в пространстве между катодом
и анодом.
      Выполнение условия ( ∂ U ∂ r = 0 вблизи катода) достигается подбором силы тока
накала лампы, определяющей эмиссию катода.
      Цель работы состоит в экспериментальной проверке закона “трех вторых” и
определении на его основе величины e/m.

     Движение электрона в скрещенных радиальном электрическом и однородном
магнитном полях.