Masni spektrometer

    Za posamezni delec:

začetna hitrost = m/s          električno polje   = N/C           magnetno polje   = T  

masa  = x 10-3 kg           naboj   = x 10-3 C

Zaženi to animacijo s klikom na Prikaz z več masnimi delci. Ta prikazuje, kako pet delcev potuje skozi model masnega spektrometra. Delci imajo različne mase, sicer pa so enaki. Opazuj, kako se delci ločijo po masi. Čas je v s.

Vneseš lahko vrednosti za začetne pogoje in nato klikneš na gumb "Vnesi vrednosti in poženi" ter opazuješ, kako posamezni delec potuje skozi masni spektrometer. Delec doseže področje z električnim poljem, ki kaže navzdol, in z magnetnim poljem, ki je usmerjeno v zaslon. Ker je delec negativno nabit, električno polje ustvari silo v smeri navzgor (F = e E; poglej primer Predstavitev 23.4) in magnetno polje ustvari silo usmerjeno navzdol (F = e v x B). Poskusi nastaviti magnetno ali električno polje na nič, da vidiš vpliv posameznega polja na delec. Za točno določene vrednosti magnetne poljske gostote B in jakosti električnega polja E se bodo električne in magnetne sile ravno odštele in takrat bo delec prišel naravnost skozi prvo območje. To območje imenujemo hitrostni selektor, saj pridejo skozenj le delci z določeno začetno hitrostjo za določene vrednosti E in B. Ostale raziskave in problemi iz tega poglavja bodo od tebe zahtevali, da formuliraš osnovne matematične zveze med začetnimi vrednostmi za delce, ki pridejo skozi hitrostni selektor.

Če delec lahko pride skozi prvo območje, vstopi v drugo, kjer imamo samo magnetno polje. Ker magnetno polje ustvari silo, ki je pravokotna na smer hitrosti (F = e v x B), sledi delec krožni smeri (ker sta v in B konstantni in pravokotni). Polmer te poti je odvisen od mase. Iz drugega Newtonovega zakona za krivo gibanje lahko zapišemo |F| = mv2/R = e |v x B| = evB, ker sta v in B pravokotna vektorja. Z merjenjem, kje delec udari v eno izmed sten, lahko določimo maso delca.