2012茅班大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)下6210

1、西南交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心電子束聚焦和偏轉(zhuǎn)研究吳曉立 課堂交報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究電子在橫向電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2、研究電子在橫向磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3、了解示波管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。示波管結(jié)構(gòu)與工作原理示波管的三部分：電子槍?zhuān)D(zhuǎn)系統(tǒng)，熒光屏實(shí)驗(yàn)原理電子槍電極電位實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理電致偏轉(zhuǎn)磁致偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)儀器與步驟電子束實(shí)驗(yàn)儀，直流穩(wěn)壓電源，低壓電表，高壓電表，信號(hào)源（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器）、直流毫安表，導(dǎo)線若干電子束實(shí)驗(yàn)儀直流穩(wěn)壓電源萬(wàn)用電表1萬(wàn)用電表2表安毫表培安V2/VD/DIV0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0表4.8.1 記錄表格0.0+1.0+2.0+3.0+4.

2、0-1.0-2.0+5.0-3.0-4.0-5.0電致偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理（1） 4.03.02.01.00.01.02.03.04.0作D- Is曲線和D-曲線，總結(jié)規(guī)律。磁致偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理（2） 4，用Vx調(diào)節(jié)旋扭把光點(diǎn)向右每調(diào)一格即記錄一次偏轉(zhuǎn)電壓Vx(i)直至D到10格(DiV).（測(cè)偏轉(zhuǎn)電壓用低壓表，兩表筆一端接地另一端接到偏轉(zhuǎn)電壓測(cè)量點(diǎn)，若電表指針?lè)崔D(zhuǎn)則需調(diào)換兩表筆，數(shù)據(jù)記錄要判斷電壓的正負(fù)值?。?Vx,(i)的值既測(cè)得的偏轉(zhuǎn)電壓值 ，VX (i)指的是對(duì)光點(diǎn)每次在X方向移動(dòng)一個(gè)格所測(cè)得的VX電壓值 ，表格中的VX是經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后的偏轉(zhuǎn)電壓值 3，測(cè)量VX (i)之前，必需把偏轉(zhuǎn)

3、電壓調(diào)到伏，再把光點(diǎn)用XY調(diào)旋扭把光點(diǎn)調(diào)到熒光屏的中央，然后再用VX偏轉(zhuǎn)電壓把光點(diǎn)調(diào)到左邊第一格點(diǎn)處作為測(cè)量起點(diǎn)電、磁致偏轉(zhuǎn)測(cè)量注意：十直流穩(wěn)壓電源一電子束實(shí)驗(yàn)儀單刀開(kāi)關(guān)十 電流表 一磁致偏轉(zhuǎn)的電路接外供磁場(chǎng)線圈信號(hào)源整理儀器與實(shí)驗(yàn)報(bào)告取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，關(guān)閉電源，整理儀器，將地面與桌面整理干凈后，老師簽字，才能離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室1，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入“表4.8.1”、“表4.8.2”；2，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線（畫(huà)圖用坐標(biāo)紙，四個(gè)圖八條曲線）西南交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心霍爾傳感器基本參量及磁場(chǎng)測(cè)量吳曉立報(bào)告箱: 02號(hào)實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕魻栃?yīng)，霍爾效應(yīng)的副效應(yīng)及消除方法，掌握正確測(cè)量霍爾電壓的方法。掌握霍爾電壓于工作電流、于

4、磁場(chǎng)的關(guān)系。用霍爾器件測(cè)量電磁鐵磁場(chǎng)B，和磁導(dǎo)率 的方法。實(shí)驗(yàn)原理-霍爾效應(yīng) 靜止的載流導(dǎo)體位于磁場(chǎng)中，當(dāng)電流 I 的方向與磁場(chǎng) B 的方向有一定夾角時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的載流導(dǎo)體的兩側(cè)面之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大，這一現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。 1879年,霍爾在研究載流金屬導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力時(shí),發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)。 約70年后，隨著半導(dǎo)體的出現(xiàn)和半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)顯著，才制成了實(shí)用的霍爾器件，并應(yīng)用于磁場(chǎng)的測(cè)量之中。 霍爾效應(yīng)的本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起偏轉(zhuǎn)，當(dāng)帶電粒子被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在

5、垂直于電流和磁場(chǎng)方向的導(dǎo)體兩表面產(chǎn)生正、負(fù)電荷的聚集，從而在材料中形成附加的橫向電場(chǎng)。電流可以看作電荷的遷移，運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)的作用下，所受的洛倫磁力為：在洛倫磁力的作用下電子運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，結(jié)果在1處積聚，同時(shí)正電荷在 2 處出現(xiàn)同等數(shù)量正電荷積聚。正負(fù)電荷之間形成電場(chǎng)，方向由正指向負(fù)。隨著電荷的積聚，遷移的電荷受到磁力和電場(chǎng)力同時(shí)的作用。當(dāng)電荷積聚達(dá)到平衡時(shí)有：設(shè)載流子的濃度為 n ,單位時(shí)間內(nèi)體積為v.d.b里的載流子全部通過(guò)橫界面，則電流強(qiáng)度 與載流子平均速度 的關(guān)系為 與 之間相差1/h,表示厚度的影響。由此可見(jiàn)，已知霍爾靈敏度K,通過(guò)測(cè)量霍爾電壓和電流，就可以計(jì)算出磁場(chǎng)強(qiáng)度 B 。不

6、等位效應(yīng)： 電極不在等位面上，產(chǎn)生不等為電位差， 只與 有關(guān)與B無(wú)關(guān)。埃廷豪森效應(yīng)：載流子運(yùn)動(dòng)的速度不同，引起溫差電壓 ， 的正負(fù)與 ，B 的方向有關(guān)。能斯特效應(yīng)：電流電極與霍爾片的接觸電阻不等，產(chǎn)生附加電壓 ， 的大小取決于磁場(chǎng)方向。里紀(jì)勒杜克效應(yīng)：由于熱擴(kuò)散電流的載流子的遷移速度不同，產(chǎn)生相應(yīng)的溫度電壓 ， 的大小與 B 的方向有關(guān)，與 無(wú)關(guān)。 由于以上原因，霍爾元件載測(cè)量中產(chǎn)生多種附加電壓，這些附加電壓會(huì)引起測(cè)量的系統(tǒng)誤差所以測(cè)量時(shí)必須被抵償?shù)?。霍爾效?yīng)的副效應(yīng)及消除方法 由于除了上述以外，其它附加電壓值我們并不知道單我們知道它們與電流和磁場(chǎng)之間的關(guān)系，所以列出以下四種測(cè)量方案。為抵消負(fù)

7、效應(yīng)由：實(shí)用中為提高霍爾元件的靈敏度，將元件制成很薄、很小的矩形?；魻栐某叽缍荚谖⒚讛?shù)量級(jí)。所以實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格按要求施加工作電流，注意安全，保護(hù)儀器?；魻栐南嚓P(guān)尺寸被標(biāo)示在測(cè)量?jī)x器的上表面?；蚝练碓跍y(cè)量電路中，霍爾元件用兩種符號(hào)表示二、實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、測(cè)量與描繪霍爾電壓VH-工作電流IS關(guān)系曲線IS（mA）V1V2V3V4VH（mV）0.000.10.0.901.00在(橫Is縱VH)坐標(biāo)紙上繪圖改變工作電流計(jì)算霍爾系數(shù)RH載流子濃度 霍爾元件靈敏度 、根據(jù) 和B的方向判別霍爾元件半導(dǎo)體材料的類(lèi)型。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2、測(cè)量與描繪霍爾電壓VH-勵(lì)磁電流IM關(guān)系曲線IM（A）V1V2V3V4VH（mV）0.000.10.0.901.00在(橫IM縱VH)坐標(biāo)紙上繪圖改變磁場(chǎng)勵(lì)磁電流測(cè)量霍爾元件的電導(dǎo)率、載流子遷移率3、測(cè)量與描繪電壓V-電流IS 關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理h= cm， w= cm， L= cmIS（mA）0.20.30.40.50.60.70.80.91.0V（V）電導(dǎo)率載流子遷移率在(橫Is縱VH)坐標(biāo)紙上繪圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理4、測(cè)繪電磁鐵氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿X方向的分布曲線。x（