อัตราส่วนมวลต่อประจุ

อัตราส่วนมวลต่อประจุ ( m / Q ) คือ ปริมาณทางกายภาพ ที่เกี่ยวข้องกับ มวล (ปริมาณของสสาร) และ ประจุไฟฟ้า ของอนุภาคที่ระบุ โดยแสดงเป็น หน่วย กิโลกรัม ต่อ คูลอมบ์ (kg/C) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดใน พลศาสตร์ไฟฟ้า ของอนุภาคที่มีประจุ

ลำแสงอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นวงกลมใน เนื่องจากมี สนามแม่เหล็ก และแสงสีม่วงที่ถูกปล่อยออกมาตามเส้นทางของอิเล็กตรอน เนื่องจากอิเล็กตรอนชนกับโมเลกุลของก๊าซในหลอด สามารถวัดอัตราส่วนมวลต่อประจุของอิเล็กตรอนได้ในอุปกรณ์นี้โดยการเปรียบเทียบรัศมีของวงกลมสีม่วง ความแรงของสนามแม่เหล็ก และแรงดันไฟฟ้าของปืนอิเล็กตรอน แต่ด้วยวิธีนี้มวลและประจุจะ ไม่สามารถ วัด แยกกัน ได้จะวัดเฉพาะอัตราส่วนเท่านั้น

อัตราส่วนมวลต่อประจุ
สัญลักษณ์ทั่วไป	m/Q
หน่วยเอสไอ	kg/C
ในหน่วยฐานเอสไอ	kg⋅A^-1⋅s^-1

สามารถพบได้ใน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน หลอดรังสีแคโทด เครื่องเร่งอนุภาค ฟิสิกส์ นิวเคลียร์ จักรวาลวิทยา และ แมสสเปกโตรเมตรี ความสำคัญของอัตราส่วนมวลต่อประจุตามหลักพลศาสตร์ไฟฟ้าแบบคลาสสิกก็คือ อนุภาคสองตัวที่มีอัตราส่วนมวลต่อประจุเท่ากันจะเคลื่อนที่ในเส้นทางเดียวกันในสุญญากาศ เมื่ออยู่ภายใต้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเดียวกัน

บางกรณีใช้อัตราส่วน ประจุต่อมวล ( Q / m ) แทน ซึ่งเป็น ค่าผกผันการคูณ ของอัตราส่วนมวลต่อประจุโดย แนะนำค่าอัตราส่วนประจุต่อมวล (กับค่าคลาดเคลื่อนในวงเล็บ) ของ อิเล็กตรอน คือ −1.75882001076(53)×10¹¹ C⋅kg⁻¹.

อัตราส่วนประจุต่อมวล

สนามแม่เหล็ก B มีความสม่ำเสมอตลอด; สนามไฟฟ้า E มีอยู่เฉพาะที่กำหนดเท่านั้น

อัตราส่วนประจุต่อมวล ( Q / m ) ของวัตถุคือ ประจุ ของวัตถุหารด้วยมวลของวัตถุเดียวกัน ตามชื่อของมัน โดยทั่วไปปริมาณนี้มันใช้กับวัตถุที่อาจถือว่าเป็นอนุภาคเท่านั้น สำหรับวัตถุขนาดใหญ่มักใช้ ผลรวมประจุทั้งหมด ความหนาแน่นประจุ มวลรวม ความหนาแน่นของมวล

จาก:

$${\displaystyle qvB=mv{\frac {v}{r}}}$$

จะได้ว่า

$${\displaystyle {\frac {q}{m}}={\frac {v}{Br}}}$$

(1)

$${\displaystyle {\frac {q}{m}}={\frac {v}{Br}}}$$

(2)

และเนื่องจาก ${\displaystyle F_{\text{electric}}=F_{\text{magnetic}}}$ จะได้ว่า

$${\displaystyle Eq=Bqv}$$

หรือ

$${\displaystyle v={\frac {E}{B}}}$$

(2)

$${\displaystyle v={\frac {E}{B}}}$$

(2)

ซึ่งถ้านำสมการ ( 1 ) และ ( 2 ) มาจัดรูปจะได้

$${\displaystyle {\frac {q}{m}}={\frac {E}{B^{2}r}}}$$

ความสำคัญ

ในบางการทดลอง อัตราส่วนประจุต่อมวลเป็นปริมาณเดียวที่สามารถวัดได้โดยตรง โดยประจุของอนุภาคมักสามารถคาดคะเนได้จากทฤษฎี ดังนั้นอัตราส่วนประจุต่อมวลจึงสามารถนำมาใช้คำนวณมวลของอนุภาคได้

ดูเพิ่ม

1. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version:  (2006-) "mass-to-charge ratio, m/z in mass spectrometry".

แหล่งข้อมูลอื่น