Что показывает симуляция
Запускайте электроны, протоны и ионы в магнитное поле: окружность, винтовая линия, селектор скоростей и масс-спектрометр.
Сила Лоренца F = |q|υB·sin α всегда перпендикулярна скорости: она не меняет модуль скорости, а только поворачивает её. Поэтому частица движется по окружности радиусом R = mυ/(|q|B) — сейчас против часовой стрелки; заряд отрицательный, поэтому сила направлена противоположно той, что даёт левая рука для «+». Период T = 2πm/(|q|B) от скорости не зависит: быстрая частица описывает большую окружность за то же время.
Другие режимы
- Селектор скоростей. В скрещённых полях на частицу действуют электрическая сила |q|E и сила Лоренца |q|υB. Они уравновешены только при υ = E/B — такие частицы летят прямо и проходят в щель, остальные отклоняются. Заряд и масса в условие не входят: это селектор скоростей.
- Масс-спектрометр. Ионы с одинаковой скоростью влетают в магнитное поле и описывают полуокружности. Радиус R = mυ/(|q|B) пропорционален массе, поэтому изотопы попадают в разные точки детектора — так масс-спектрометр разделяет их и измеряет массы.
- Электрон. Сила Лоренца F = |q|υB·sin α всегда перпендикулярна скорости: она не меняет модуль скорости, а только поворачивает её. Поэтому частица движется по окружности радиусом R = mυ/(|q|B) — сейчас по часовой стрелке; заряд отрицательный, поэтому сила направлена противоположно той, что даёт левая рука для «+». Период T = 2πm/(|q|B) от скорости не зависит: быстрая частица описывает большую окружность за то же время.
Что можно менять
Заряд, масса, скорость υ, поле B, угол α, поле E.