11.Dual Nature of Radiation and matter
medium

$100\, V$ જેટલો કલેક્ટર વોલ્ટેજ ધરાવતી એક ઈલેક્ટ્રૉન ગન, નીચા દબાણે $[\sim 10^{-2}\, mmHg]$ રહેલા હાઈડ્રોજન વાયુ ભરેલા ગોળાકાર બલ્બમાં ઈલેક્ટ્રૉન છોડે છે. $2.83 \ 10^{-4}\,T$ જેટલું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઈલેક્ટ્રોનના માર્ગને $12.0\, cm$ ત્રિજ્યાની વર્તુળાકાર કક્ષામાં વાળે છે. (આ માર્ગ એટલા માટે જોઈ શકાય છે કે માર્ગમાં આવતા વાયુના આયનો ઈલેક્ટ્રૉનને આકર્ષીને બીમને કેન્દ્રિત કરે છે, તથા ઈલેક્ટ્રૉન પ્રાપ્ત (Capture) કરીને પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે, આ રીતને 'ફાઈન બીમ ટ્યૂબ પદ્ધતિ' કહે છે) આપેલ માહિતી પરથી $e/m$ શોધો. 

Option A
Option B
Option C
Option D

Solution

Potential of an anode, $V=100 \,V$

Magnetic field experienced by the electrons, $B =2.83 \times 10^{-4}\, T$

Radius of the circular orbit $r =12.0 \,cm =12.0 \times 10^{-2}\, m$

Mass of each electron $= m ,$

Charge on each electron $= e ,$

Velocity of each electron $= v$

The energy of each electron is equal to its kinetic energy, i.e.,

$\frac{1}{2} m v^{2}=e V$

$v^{2}=\frac{2 e V}{m}\dots(i)$

It is the magnetic field, due to its bending nature, that provides the centripetal force $\left(F=\frac{m v^{2}}{r}\right)$ for the beam. Hence, we can write

Centripetal force $=$ Magnetic force

$\frac{m v^{2}}{r}=e v B$

$e B=\frac{m v}{r}$

$v=\frac{e B r}{m}$

Putting the value of $v$ in equation $(i),$ we get:

$\frac{2 e V}{m}=\frac{e^{2} B^{2} r^{2}}{m^{2}}$

$\frac{e}{m}=\frac{2 V}{B^{2} r^{2}}$

$=\frac{2 \times 100}{\left(2.83 \times 10^{-4}\right)^{2} \times\left(12 \times 10^{-2}\right)^{2}}=1.73 \times 10^{11} \,C kg ^{-1}$

Therefore, the specific charge ratio $(e/m)$ is $1.73 \times 10^{11}\, C k g^{-1}$

Standard 12
Physics

Similar Questions

Start a Free Trial Now

Confusing about what to choose? Our team will schedule a demo shortly.