電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究

1、 專 題 實(shí) 驗(yàn) 究 與 創(chuàng) 新 物理與電信工程學(xué)院 物理1202班 電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究 姓名：杜超、雷鋼、郝亞茹 年級(jí)：物理1202 專業(yè)：物理學(xué) 指導(dǎo)老師：周平和【摘要】：【關(guān)鍵字】：電偏轉(zhuǎn)、磁偏轉(zhuǎn)、電聚焦、磁聚焦、荷質(zhì)比?！菊摹?一、陰極射線管的基本結(jié)構(gòu) 示波器動(dòng)態(tài)顯示隨時(shí)間變化的電壓信號(hào)思路是將電壓加在電極板上，極板間形成相應(yīng)的變化電場(chǎng)，使進(jìn)入這變化電場(chǎng)的電子運(yùn)動(dòng)情況相應(yīng)地隨時(shí)間變化，最后把電子運(yùn)動(dòng)的軌跡用熒光屏顯示出來。示波器主要由示波管和復(fù)雜的電子線路構(gòu)成。示波器的基本結(jié)構(gòu)見圖1。 圖（1）示波器的基本結(jié)構(gòu)(1) 2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 V2S/mmV09182736456372900v

2、04.17.51215.118.923.527.41200v03.15.58.411.614.217.620.4V2S/mmV09182736456372900v07.113.619.625.431.338.244.71200v04.39.113.918.323.227.833.4圖中畫出了某一方向散離軸線的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。電子在電場(chǎng)中受到與電力線相切的電場(chǎng)力F的作用，現(xiàn)在將F分為軸向分量Fz和徑向分量Fr，F(xiàn)z使電子沿軸向加速運(yùn)動(dòng)，而Fr在電子透鏡前半部，使電子運(yùn)動(dòng)軌道靠近Z軸彎曲，在電子透鏡后半部，則背離Z軸。由于Fz的作用，電子一直處于加速狀態(tài)，所以在電子透鏡后半部，電子停留時(shí)間較短，徑

3、向力的總效果將使電子運(yùn)動(dòng)軌道向Z軸方向彎曲。因此，電子透鏡對(duì)電子束起著聚焦作用。電子束通過電子透鏡能否聚焦熒光屏上，與第一陽極電壓V1和第二陽極電壓V2的單值無關(guān)，僅取決與它們的比值V1/V2，改變第一陽極與第二陽極的電勢(shì)差，相當(dāng)于改變電子透鏡的焦距，選擇合適的V1 與V2的比值，就可以使電子束的匯聚點(diǎn)恰好落在示波器的熒光屏電子電力線等位線ZFrFFzFzFrF電力線ZV1V2 V1V2A1A1A2A2等位面誤差計(jì)算：=(1.76-1.71)/1.76 100% 2.8%數(shù)據(jù)處理：對(duì)第一組數(shù)據(jù)：，,得到磁場(chǎng)強(qiáng)度=.得到電子的荷質(zhì)比同理得：第二組：I=0.48A,荷質(zhì)比=1.67第三組：I=0.

4、26A,荷質(zhì)比=1.70第四組：I=0.545A,荷質(zhì)比=1.72則電子荷質(zhì)比 相對(duì)誤差 E= 7、 實(shí)驗(yàn)結(jié)論在不同陽極電壓下，偏轉(zhuǎn)靈敏度會(huì)不同，增加加速電壓后，對(duì)同樣的偏轉(zhuǎn)度，需要更大的偏轉(zhuǎn)電壓，也就是增加了偏轉(zhuǎn)電壓的變化幅度，因而增加了靈敏度。 3、電聚焦與磁聚焦的原理是電聚集是利用同性電域相互排斥的原理來實(shí)現(xiàn)的，磁聚集應(yīng)該沒有使用的吧，有磁偏轉(zhuǎn)，利用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力來實(shí)現(xiàn)的。 4、眾所周知，快速運(yùn)動(dòng)的電子會(huì)在陰極射線管的熒光屏上留下運(yùn)動(dòng)的痕跡，可以利用觀察此光跡的方法來研究電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)儀采用的陰極射線管為8SJ31J示波管。以此管中軸線為基準(zhǔn)線（Z軸方向），所施

5、加的電場(chǎng)可分為縱向電場(chǎng)（可分加速電場(chǎng)和聚焦電場(chǎng)），橫向電場(chǎng)（可分水平和垂直偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，即X軸方向電場(chǎng)和Y軸方向電場(chǎng)）；所施加的磁場(chǎng)可分為縱向磁場(chǎng)（聚焦磁場(chǎng)）和 橫向磁場(chǎng)（水平偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）。通過對(duì)上述各電場(chǎng)與磁場(chǎng)的組合，實(shí)驗(yàn)儀可完成電聚焦特性的測(cè)定，水平電偏轉(zhuǎn)靈敏度的測(cè)定，垂直電偏轉(zhuǎn)靈敏度的測(cè)定，磁偏轉(zhuǎn)靈敏度的測(cè)定，截止柵偏壓的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)。利用縱向磁場(chǎng)聚焦法可測(cè)定電子荷質(zhì)比e/m，同時(shí)還可觀察在縱向磁場(chǎng)的作用下，電子束旋轉(zhuǎn)式前進(jìn)并聚焦的特性?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1陳秉乾,舒幼生,胡望雨.電磁學(xué)專題研究.高等教育出版社.2001.12（2003重?。?LB-EB3電子束實(shí)驗(yàn)儀使用說明書.南京浪博科教儀器研究所.2005.064吳俊林，綜合提高物理實(shí)驗(yàn)，科學(xué)出版社，2012.6.(第三版)5王少華，孫彥清，普通物理教程，西北工業(yè)大學(xué)出版社19