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[전기전자 실험] 전자의 비전하(e,m) 측정
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[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 의해 측정되었다.
(2) 전자의 비전하
20세기 초에는 음극선 및 선의 실체로서의 전자가 확인되었으나, 전자질량 m을 그 하전 e와 관련짓지 않고 구하는 방법이 없었으므로 비전하 e/m와 e의 측정값에서 m을 구할 수 있었다. 비전하의 직접측정법으로는 전기장 또는 자기장에 의한 전자빔의 진동을 사용하는 방법이 가장 오래되었으며, 그 중 J. J. Thomson의 방법이 유명하다.
(3) 헬름홀츠 코일
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2013.12.10
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