图甲中
为带电粒子发射源,从中可持续不断地射出质量、电荷都相同的带正电的粒子流,它们的速度方向都沿图中虚线
, 速度的大小具有一切可能值但都是有限的.当粒子打在垂直于
的屏
上时,会在屏上留下永久性的痕迹.屏内有一与虚线垂直的坐标轴
, 其原点位于屏与虚线的交点
处,
的正方向由
指向
.虚线上的
、
两处,各有一电子阀门
和
.阀门可以根据指令开启或关闭.开始时两阀门都处于关闭状态,挡住粒子流.
、
是两块较大的平行金属平板,到虚线
的距离都是
, 板
接地,在两板间加上如图乙所示的周期为
的交变电压
,
的正向最大值为
, 负向最大值为
.已知当带电粒子处在两平板间的空间时,若两平板间的电压为
, 则粒子在电场作用下的加速度
、电压
的半周期
和平板到虚线的距离
满足以下关系:
.
已知、间的距离、到金属板左端的距离、金属板的长度以及金属板右端到屏的距离都是.不计重力的作用.不计带电粒子间的相互作用.打开阀门前粒子被阀门吸收,不会影响以后带电粒子的运动.只考虑、之间的电场并把它视为匀强电场.