立式:ローレンツ力が向心力になるので
$v_0$ で割って整理すると:
磁場中の荷電粒子の円運動半径:$r = mv/(eB)$。速さが大きいほど、質量が大きいほど曲がりにくい。
三角形PQR(Q は円の中心O、R は入射点)について、$r^2 = l^2 + (r - y)^2$ が成り立ちます。
展開すると:
$$r^2 = l^2 + r^2 - 2ry + y^2$$ $$2ry - y^2 = l^2$$$y$ が十分小さいとき $y^2 \fallingdotseq 0$ なので:
$$y = \frac{l^2}{2r} = \frac{eBl^2}{2mv_0}$$$y$ が十分小さい近似のとき $y = l^2/(2r)$。電場による偏向 $y = eEl^2/(2mv_0^2)$ と構造が似ているが、磁場の場合は $v_0$ の1乗に反比例。
点Pにおける軌道の接線と $x$ 軸のなす角について:
$$\tan\theta \fallingdotseq \sin\theta = \frac{l}{r} = \frac{eBl}{mv_0}$$等速円運動の加速度は常に中心を向き、大きさは $a = \frac{v^2}{r} = r\omega^2$ です。速度の大きさは変わりませんが、方向が変わり続けるため加速度が存在します。
加速電圧 $V_0 = 2.0 \times 10^3$ V で加速された電子の速さは
$$v = \sqrt{\frac{2eV_0}{m_e}} = \sqrt{\frac{2 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 2.0 \times 10^3}{9.1 \times 10^{-31}}} \fallingdotseq 2.65 \times 10^7 \text{ m/s}$$これを磁束密度 $B = 1.5 \times 10^{-3}$ T の磁場中で円運動させると、半径は
$$r = \frac{m_e v}{eB} = \frac{9.1 \times 10^{-31} \times 2.65 \times 10^7}{1.6 \times 10^{-19} \times 1.5 \times 10^{-3}} \fallingdotseq 1.00 \times 10^{-1} \text{ m}$$磁場領域の長さ $l = 2.0 \times 10^{-2}$ m を通過したときの偏向角は
$$\tan\theta = \frac{l}{r} = \frac{2.0 \times 10^{-2}}{1.00 \times 10^{-1}} = 0.20, \quad \theta \fallingdotseq 11.3°$$$\theta$ が小さければ $\sin\theta \fallingdotseq \tan\theta$ の近似が使えます。
磁場での偏向角:$\tan\theta = l/r$。$\theta$ が小さいとき $\sin\theta \fallingdotseq \tan\theta$ の近似を使う。