ID: 00039974
Источник: ФИПИ
Разрядная трубка: слева катод и анод со щелью, дальше пучок летит между двумя пластинами, на которые подано высокое напряжение. По рисунку верхняя пластина заряжена отрицательно, нижняя — положительно. На экране справа отмечены две точки: А — куда пучок попадает, летя прямо, и В — куда смещаются катодные лучи под действием поля.
Между пластинами создано электрическое поле. Оно действует на всякую заряженную частицу с силой
$$F=qE$$
Направление этой силы решает знак заряда:
Проще говоря: разноимённые заряды притягиваются, поэтому частицу тянет к пластине с противоположным знаком.
Катодные лучи — это поток электронов, их заряд отрицательный. Значит их тянет к положительной пластине, а она на рисунке нижняя. Именно поэтому пучок отклоняется вниз и попадает в точку В — рисунок это и показывает. Наши рассуждения совпали с опытом, можно идти дальше.
Альфа-лучи — это поток альфа-частиц, то есть ядер гелия $^{4}_{2}\text{He}$: два протона и два нейтрона. Заряд у них положительный и равен $+2e$.
Поле то же самое, а знак заряда противоположный — значит и сила направлена в другую сторону: альфа-частицы притянутся к отрицательной, верхней пластине. На экране пучок сместится вверх — в сторону, противоположную В, то есть выше точки А.
Смещение зависит от того, какое ускорение частица успевает набрать: $a=\dfrac{qE}{m}$. Заряд альфа-частицы вдвое больше, чем у электрона, зато масса примерно в 7300 раз больше — знаменатель перевешивает с огромным запасом. Поэтому отклонение альфа-лучей окажется во много раз меньше, чем у катодных лучей.
Альфа-лучи отклоняться будут — вверх, к отрицательно заряженной пластине, то есть в направлении, противоположном отклонению катодных лучей, и на заметно меньшую величину.