[자연과학][전기전자 실험] 전자의 비전하(e,m) 측정

`실험 제목: 전자의 비전하(e/m) 측정`
실험날짜
실험 조
실험자
준비물
전자비임 편향관 1개, 고압전원장치 1조, Helmholtz coil용 전원장치(0~50V DC, 3A) 1조, Helmholtz 코일 1조(N〓130회 2개), 필라멘트 가열용 전원장치(AC또는 DC 6.3V), 가변저항

1. 실험목표

음극선 입자의 전하 e와 질량 m과의 비를 구하고, 이 사실로부터 전자는 원자의 한 중요한 구성 입자라는 것을 이해한다.

2. 실험관련 이론

(1) 비전하

1987년에 톰슨(J. J. Thomson, 1906년 노벨상 수상)은 전기장과 자기장 내에서의 전자의 편향을 관찰하여 전자의 전하량 간에 e에 대한 질량 m의 비를 측정하였다. 이 비를 전자의 비전하라고 하며, 기본 상수의 하나로 취급된다. 이러한 비전하의 측정으로 인하여 기본 입자로서의 전자를 발견하는 계기가 되었다. 질량을 가진 입자 중 전자는 가장 가볍다. 실제로 전자의 질량을 직접적으로 측정하는 것은 불가능하다. 그러므로 전하량과 관련하여 비전하를 측정함으로써 전자의 질량을 구할 수 있다. 한편, 전자의 정확한 전하량은 1909년 밀리컨의 기름방울 실험에 의…(생략)

(2) 전자의 비전하

(3) 헬름홀츠 코일

(4) 비전하 측정

이다. 이 힘이 로렌츠(Lorentz)의 힘으로 입자가 등속 원운동을 하게 하는 구심력이 된다. 이때 입자의 궤도 반지름을 이라고 하면 구심력은 이다. 즉