一束H原子以2×105m/s的速度射入梯度为200T/m的磁场并分裂成两束 试求运动20cm以后两束的裂距.

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一束H原子以2×105m/s的速度射入梯度为200T/m的磁场并分裂成两束,试求运动20cm以后两束的裂距.

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答案解析

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  • H原子在不均匀磁场中受力为
       
       其中H原子磁矩为
       
       由于原子束在磁场中分裂成两束,量子数m只有两个取值,m=±1/2,是自旋磁矩,朗德g因子为2,上述原子磁矩的大小等于玻尔磁子μB,原子受力大小为
       
       H原子在x轴方向以速度v穿过磁场区域距离s所用时间为t=s/v.在此时间内,原子束在上述磁力作用下在z轴方向上下分开的裂距就是
       
       其中M是H原子质量.代入数值,就有