一様磁界中の電子流


問題 【電子流の磁界中での運動】
 電子の電荷をe、質量をmとする。電子の比電荷e/mを測定する目的で、低密度のHeガスを封入した管球内で電子銃から加速電圧Vで射出した電子流に、管球外のヘルムホルツコイルによって管球内に形成した一様な磁場(磁束密度B)をかけ、サイクロトロン運動させる。サイクロトロン半径をrgとして以下の問いに答えよ。

  1. 電子の比電荷を測定するこの実験の原理を、実験装置図を添えて説明せよ。
  2. 加速電圧Vと磁場の強さBを調節して測定したが、比電荷の値が正しい値よりも大きな値になってしまった。考えられる理由を説明せよ。(ヒント:電子は管球内のガス状のHe原子に衝突して運動エネルギーの一部をHe原子に与える。)