11.1.5∗. Отрицательные ионы водорода $H^−$ влетают после ускорения их электрическим полем в поперечное магнитное поле индукции $40 \,Тл$. Оцените, при какой разности потенциалов, ускоряющей эти ионы, они еще не разрушаются магнитным полем. Энергия связи внешнего электрона в отрицательном ионе водорода $0.72 \,эВ \approx 10^{−19} \,Дж$.
Так как частицей является отрицательный ион водорода $H^−$, то заряд будет равняться заряду электрона $(q=e)$ при этом сила Лоренца, действующая на частицу массой $m$ в магнитном поле индукции $\vec{B}$ составит
$$F_\text{lorentz} = eBv\quad(2)$$
Из условия, энергия связи внешнего электрона в отрицательном ионе водорода составляет $$A_\text{total}=0.72 \,эВ \quad(3)$$
При этом потенциальная энергия взаимодействия электрона с протоном (ядром водорода) имеет вид:
Здесь важно отметить коэффициент $1/2$, который появляется в результате квантово-механического решения задачи для атома водорода (в основном состоянии суммарная энергия равна половине потенциальной, но с отрицательным знаком).
Из полученного уравнения $(5)$, выражаем $r$ по модулю