3. 진공내의 전자 운동

(1) 전기장 내의 전자 운동

- 전자가 B극판의 방향으로 받는 힘 : F=eE=eV/d[N]=m₀α[N]
- 가속도 : α=eE/m₀=e/m₀·V/d[m/s²]

[1] 초속도를 가지는 전자의 전기장 내에서의 운동

① E[V/m]의 평등 전기장 내에 있는 전자가 t초 후의 속도 v_t=v₀+αt[m/s]=v₀+eE/m₀t[m/s](←α=eE/m₀)
여기서, v₀ : 초속도[m/s], α : 가속도[m/s²]
② t초 후 전자가 이동한 거리 :

[2] 전자의 속도와 에너지

① B극판에 도착한 순간 전자의 속도 v_d

② 운동 에너지 W=1/2m₀v_d²=eV=1.602×10^-19V[J]

[3] 전자 에너지의 단위

① 단위 : 1 전자 볼트 (1[eV]), 1[eV]=1.602×10^-19[J]

[4] 전자의 정전 편향

① 정전 편향 : 평등 전기장 E[V/m] 중에 전기장과 직교하는 방향으로 초속도 v₀[m/s]의 전자가 진입되도록 하면, 전자에는 전기장에 의한 힘이 작용하여 양극(+)판 방향으로 진로가 구부러지면서 포물선으로 전자가 진행됨(자기장에 의하여 전자의 진로가 구부러지게 되는 것)

[5] 편향 거리

- 편향 거리는 편향 전압 V_d에 비례

[6] 편향 감도

① 편향 감도(S_D) : 편향 전압 1[V]에 대한 편향 거리

(2) 자기장 내의 전자 운동

[1] 원 운동의 반지름과 각속도

① 원운동의 반지름 r
구심력: F=BIl=ev₀B, 원심력: m₀v₀²/r
ev₀B=m₀v₀²/r [N],
② 원운동의 회전 각속도 : ω=v₀/r=eB/m₀[rad/s]

[2] 나선 운동

① v₀의 자기 방향의 속도 v_x=v₀cosθ[m/s]
② v₀의 수직 방향의 속도 v_y=v₀sinθ[m/s]
③ 나선 운동의 주기 :
④ 나선 운동의 반지름 :

(3) 전자 빔

- 전자 빔 : 양극이 음극의 형태나 위치를 변화시켜 주면 등전위면의 모양이 변화하면서 진행하는 전자의 무리가 가는 다발 형성. 음극선

[1] 전자 빔의 작용

(가) 형광 작용 : 황화 카드뮴(CdS), 아연(Zn) 등의 염기류에 구리(Cu)등의 불순물을 넣은 형광도료에 전자빔을 쬐면 발광.
(나) 사진 작용 : 사진의 감광판에 전자 빔을 쬐어 현상하면, 빛을 비쳤을 때와 같이 감광되어 검게 됨.
(다) X선 방사 : 고진공 내를 고속으로 운동하는 전자빔이 물질의 표면에 충돌해서 전지되면, 거기에서 극히 파장이 짧은(10^-18∼10^-12[m]정도)전자기파 발생.
(라) 열 작용 : 전자 빔이 물체에 충돌할 때, 그 운동 에너지는 열 에너지로 변함.

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