Решение на момент правки #15389 от , автор emixter. Это не текущая версия.

Условие

7.3.8. Тонкий пучок электронов, ускоренный напряжением , проходит последовательно электрическое поле двух небольших конденсаторов, отстоящих друг от друга на расстояние . Конденсаторы соединены параллельно и присоединены к источнику переменного напряжения. При частоте пучок после выхода из конденсаторов движется в первоначальном направлении. Определите возможные значения отношения заряда электрона к его массе.

К задаче $7.3.8$
К задаче

Решение

Согласно закону сохранения энергии, горизонтальная скорость электрона перед входом в конденсатор:

Данная скорость не изменяется на всём пути следования электрона, поскольку в горизонтальном направлении на электрон не действуют никакие силы. Время пролёта между двумя конденсаторами:

В условии задачи сказано, что конденсаторы небольшие. Это значит, что время пролёта через каждый мало по сравнению с периодом изменения напряжения на конденсаторах. Поэтому можно считать, что мгновенное значение напряжения действует на протяжении всего полёта электрона через конденсатор.

Пусть напряжение меняется по закону: . Обозначим расстояние между пластинами , их длина . Под действием электрической силы в конденсаторе возникает изменение поперечного (вертикального) импульса электрона:

Через второй конденсатор электрон проходит спустя время , поэтому суммарное поперечное приращение импульса:

По условию задачи пучок после выхода из конденсаторов движется в первоначальном направлении, значит , тогда:

Или:


Это уравнение должно быть справедливо для любых , следовательно:


где - целое число.

Подставим :

Подставим (1):

После преобразований получим:


где - целое число.

Ответ


где - целое число.