量子力学について（その１０）電子の発見⑧⑨

高校物理解説講義：｢電子の発見｣講義８

高校物理解説講義：｢電子の発見｣講義９

量子力学について（その８）電子の発見⑥

＊長らくのご無沙汰、失礼いたしました。

高校物理解説講義：｢電子の発見｣講義６

量子力学について（その７）電子の発見⑤

＊今回から、量子力学の講義の動画をメインに据え、その内容の筋道がたどれるようにあらかじめ関連する基礎知識をお伝えしておく、というやり方にしたいと思います。きちんとお読みいただき、繰り返し動画をごらんいただければ腑に落ちるように配慮したいと思っております。





以上をふまえたうえで、以下の動画をごらんください。話の筋道はおおむね明らかになるのではないかと思われます。

高校物理解説講義：｢電子の発見｣講義５

量子力学について（その６）電子の発見④

＊直筆の式の展開を見やすくアップする方法について四苦八苦するうちにいたずらに時が過ぎてしまいました。申し訳ございません。


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今回は、J．Jトムソンが電子の比電荷（電子の電荷e／電子の質量mつまり、e÷m）を求めた筋道について学びます。そのなかで、物理の知識ゼロだと、話が分からなくなるところがいくつかあります。

それで、今回の話が分かるための物理の基礎知識をいくつか押さえておこうと思います。

まずは、等加速度直線運動の公式について。等加速度直線運動とは、速度が一定の割合で増える直線運動です。どんどん速くなるわけです。ボールが斜面を転がるイメージなんかがそれです。

公式は次の３つです。



次に電磁気の基本公式について。大本の基本式は1つ、そこから派生した基本式がもう１つです。



以上で、準備完了です。

では、電子の比電荷（e/m）の定式を、順を追って導きましょう。




次は、比電荷を定めるためには、電子の速度vを求める必要がある、となります。

今回は、以上です。

高校物理解説講義：｢電子の発見｣講義４

量子力学について（その５）電子の発見③

J．Jトムソンは、１８７９年に電子の比電荷の測定に成功しました。電子の比電荷とは、電子の質量をm、電子の電荷（電気量）をeとすると、e/mつまりe÷m　です。トムソンによってまず電子の比電荷が測定され、次にミリカンの実験によって電子の電荷が求められ、最後に電子の質量が計算で求められました。

では、電子の比電荷はどのような実験によって求められたのでしょうか。



適切な図が見当たらなかったので、自家製の雑ぱくな図でかんべんしてください。

まずは、電子が飛び出す必要があります。フィラメントという金属に電流を流し加熱し電圧を加えると、フィラメントから電子が飛び出します。このまま何もしなければ電子は直進しAのポイントで蛍光を発します。ここで上の図のような位置に電圧を加えると（電場を作ると）、電子はマイナスの電荷を帯びているので、上に曲がります。そうして、電場から外へ出ると等速直線運動をして、蛍光面にぶつかり、Aから上にズレたところで蛍光を発します。加える電圧の大きさを変えると蛍光とAとのずれの大きさが変わります（ちなみに、これがブラウン管テレビの原理です）。

では、この実験装置でどうやって比電荷が求められるのか、次回に数式を使って具体的に見てゆきましょう。

ざっくりと言えば、荷電粒子の比電荷は，電場･磁場内におけるその粒子の軌道を測定すれば求めることができます。

高校物理解説講義：｢電子の発見｣講義３