Espectrômetro de massa. Um cspcctrômctro de massa é usado para medir as massas dos íons ou...

Espectrômetro de massa. Um cspcctrômctro de massa é usado para medir as massas dos íons ou para separar íons de massas diferentes (Seção 27.5). Em um projeto para tal instrumento, os íons com massa m e carga q são acelerados através de uma diferença de potencial V. A seguir, eles entram em um campo magnético uniforme perpendicular à sua velocidade e são desviados para uma trajetória semicircular de raio R. Um detector mede onde os íons completam o semicírculo e, a partir disso, é fácil calcular R. (a) Deduza a equação para calcular a massa do ion a partir das medidas de B,V,R e q. (b) Qual é a diferença de potencial V necessária para que os átomos de 12C com íon único tenham R = 50,0 cm cm um campo magnético dc 0,150 T? (c) Suponha que o feixe consista de uma combinação de íons 12C e 14C. Se v e B tiverem os mesmos valores que no item (b), calcule a separação desses dois isótopos no detector. Você acha que essa separação do feixe é suficiente para distinguir entre os dois íons? (Considere a suposição descrita no Problema 27.59 para as massas dos íons.)

Problema 27.59:

Suponha que o campo elétrico entre as placas na Figura 27.24 seja igual a 1,88 × 104 V/m e que o campo magnético em ambas as regiões seja igual a 0,682 T. Se a fonte contém os três isótopos do criptônio (82Kr, 84Kr e 86Kr) e os íons possuem uma carga única, determine a distância entre as linhas formadas pelos três isótopos sobre o detector de partículas. Suponha que as massas atómicas dos isótopos (em unidades de massa atómica) sejam dadas pelos respectivos números atómicos, 82, 84 e 86. (Uma unidade de massa atómica = 1 u = 1,66 × 10-27 kg.)

Figura 27.24: