下图所示为对光电效应产生的光电子进行比荷(电荷量e与质量m之比)测定的简要原理图,两块平行金属板M、N相距为d,其中N为锌板,受某一紫外光照射后将激发沿不同方向运动的光电子,开关S闭合后电流表G有读数.如果调节变阻器R,逐渐增大极板间电压,电流表G的读数将逐渐减小,当电压表的读数为U时,电流表G的读数恰为零.如果断开开关S,在金属板M、N间加上垂直纸面的匀强磁场,当磁感应强度为B时,电流表G的读数也恰为零.求光电子的比荷e/m的表达式.
下图所示为对光电效应产生的光电子进行比荷(电荷量e与质量m之比)测定的简要原理图,两块平行金属板M、N相距为d,其中N为锌板,受某一紫外光照射后将激发沿不同方向运动的光电子,开关S闭合后电流表G有读数.如果调节变阻器R,逐渐增大极板间电压,电流表G的读数将逐渐减小,当电压表的读数为U时,电流表G的读数恰为零.如果断开开关S,在金属板M、N间加上垂直纸面的匀强磁场,当磁感应强度为B时,电流表G的读数也恰为零.求光电子的比荷e/m的表达式.
解析:当电压为U时无电流,说明光电子以最大初动能也只恰好运动到M板,据动能定理
-eU=0-mv02 ①
在匀速磁场中,洛伦兹力提供向心力
ev0B=m ②
2r=d ③
联立以上三式解得=
. ④