Для измерения масс электронов и протонов мы применяли известную разность потенциалов для ускорения этих частиц до известной кинетической энергии mv2/2. Затем мы определяли скорость v этих частиц в опыте, в котором измерялось время прохождения ими заданного расстояния.
Имеется другой, более старый метод измерения массы частиц. Вместо измерения скорости v частиц мы можем найти их количество движения mv,наблюдая их отклонение в известном магнитном поле. Если известна их кинетическая энергия и количество движения, то легко вычислить их массу. Этим методом в прошлом было проведено большинство точных измерений масс ионов. В частности, этот метод представляет особую ценность для измерения масс электронов, так как их большие скорости делают затруднительными измерения времени их движения на заданном пути.
Измерение количества движения путем отклонения пучка частиц в магнитном поле представляет собой в основном то же измерение, которое мы упоминали в конце предыдущего раздела. Там мы использовали отклонение протонов в качестве экспериментальной проверки выражения для магнитной силы, действующей на движущийся заряд. Здесь мы воспользуемся известной магнитной силой для нахождения неизвестных масс.
Чтобы применить этот метод к измерению масс ионов, мы ускоряем ионы неизвестной массы с помощью известной разности электрических потенциалов U (рис.). (Это дает нам их кинетическую энергию mv2/2 = qU.) Затем заставляем ионы влетать в известное магнитное поле перпендикулярно к нему и измеряем радиус дуги окружности, по которой они затем движутся. Необходимой центростремительной силой mv2/r служит отклоняющая сила магнитного поля qvB. Таким образом, mv2/r=qvB, откуда имеем mv = qBr. Следовательно, измерив радиус окружности, можно вычислить количество движения частицы.
Рассмотрим конкретный пример. Ускоряем однозарядные ионы натрия, пропуская их через разность электрических потенциалов 90 В. Любой однозарядный ион,ускоренный разностью потенциалов 90 В, приобретает 1,44*10- Дж кинетической энергии. С такой кинетической энергией ионы натрия входят в однородное магнитное поле, индукция которого перпендикулярна к направлению их движения и равна 0,1 Н/(А*м). Измеряем радиус дуги, по которой они движутся в магнитном поле, и находим, что он равен 0,066 м. Так как ионы однозарядны и несут по 1,6*10- Кл каждый, получаемqBr=(1,6-10^-19 Кл)*(0,1 Н/(А*м))*(0,066 м) = 1,05*10^-21 Н/с.Это и есть количество движения ионов. Теперь из известной кинетической энергии mv/2 и количества движения mv можно получить как m, так и v. Скорость определяется легко:v = 2*(mv/2)/ mv= 2,74*10⁴ м/с Наконец, разделив на эту скорость количество движения, получаем массу ионов:m = mv/v=3,84 * 10^-26 кг.Это и есть масса иона натрия, найденная с точностью до 1%. Масса атома натрия,который получается добавлением одного электрона к иону натрия, должна быть почти такой же. Таким образом, найденное нами значение можно сравнить со значениями,полученными для массы атома натрия в других опытах. Общепринятое значение составляет 3,82*10^-26 кг.

Прибор, схема которого представлена на рис. , известен под название ммасс-спектрографа, а способ измерения масс с помощью такого прибора называется масс-спектроскопией. Наш масс- спектрограф очень груб. Прибор, служащий для измерений с высокой точностью, обычно содержит вспомогательные приспособления для «фокусировки» частиц в малое пятно и для обеспечения того, чтобы в магнитное поле могли попадать частицы только в очень узком диапазоне скоростей.С помощью хорошего масс-спектрографа массы ионов можно определять с точностью до многих значащих цифр.С тех пор как Дж. Дж. Томсон ввел масс-спектроскопию, она служит могущественным орудием атомных исследований. В частности, благодаря тому, что масс-спектрографы сортируют ионы по их индивидуальным массам, массы изотопов отдельных элементов были в значительной мере определены масс-спектрографическими измерениями. Хотя некоторые данные о существовании изотопов среди тяжелых радиоактивных элементов были получены еще в первые годы этого столетия, измерения Томсона, доказавшие существование изотопов неона, закрепили это представление и положили начало накоплению систематических данных об изотопах.