2.阿斯頓最早設(shè)計(jì)了質(zhì)譜儀,并用它發(fā)現(xiàn)了氖20(
20Ne)和氖22(
22Ne),證實(shí)了同位素的存在。一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為如圖所示,半圓柱形通道水平放置,其上下表面內(nèi)半徑均為R、外半徑均為3R,該通道內(nèi)存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),正對(duì)著通道出口處放置一張照相底片,記錄粒子從出口射出時(shí)的位置。粒子源釋放出的
20Ne和
22Ne,加速后垂直通過(guò)速度選擇器的正交電磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B
0、電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E
0,接著垂直于通道入口從中縫MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū),其中
20Ne恰能擊中照相底片的正中間位置。已知
20Ne質(zhì)量為m
1,
22Ne質(zhì)量為m
2,帶電量均為q(q>0),不計(jì)粒子重力,求:
(1)粒子通過(guò)速度選擇器的速度v;
(2)通道中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B
1;
(3)調(diào)節(jié)速度選擇器的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,可改變粒子擊中照相底片的位置,為了保證兩種粒子都能擊中照相底片,電場(chǎng)強(qiáng)度可調(diào)節(jié)最大值E
m的大小。