實驗3-13電子束線的電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)

1、.：.；實驗313 電子束線的電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)【實驗?zāi)康摹?研討帶電粒子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。e y+-+-lL0Sx-+圖3121D2了解電子束線管的構(gòu)造和原理?！緦嶒瀮x器】型電子束實驗儀。【實驗原理】在大多數(shù)電子束線管中，電子束都在相互垂直的兩個方向上偏移，以使電子束可以到達(dá)電子接受器的任何位置，通常運用外加電場和磁場的方法實現(xiàn)，如示波管、顯像管等器件就是在這個根底上運用一樣的原理制成的。1電偏轉(zhuǎn)原理電偏轉(zhuǎn)原理如圖3131所示。通常在示波管又稱電子束線管的偏轉(zhuǎn)板上加上偏轉(zhuǎn)電壓V，當(dāng)加速后的電子以速度v沿x方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)板后，遭到偏轉(zhuǎn)電場Ey軸方向的作用，使電子的運動軌道發(fā)生偏移。假定偏轉(zhuǎn)電

2、場在偏轉(zhuǎn)板l范圍內(nèi)是均勻的，電子作拋物線運動，在偏轉(zhuǎn)板外，電場為零，電子不受力，作勻速直線運動。在偏轉(zhuǎn)板之內(nèi) 3131式中v為電子初速度，y為電子束在y方向的偏轉(zhuǎn)。電子在加速電壓的作用下，加速電壓對電子所做的功全部轉(zhuǎn)為電子動能，所以：，將EVD和v2代入3131式，得 電子分開偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)時，電子運動的軌道與x軸所成的偏轉(zhuǎn)角的正切為 3132設(shè)偏轉(zhuǎn)板的中心至熒光屏的間隔 為L，電子在熒光屏上的偏離為S，那么 代入3132式，得 3133由上式可知，熒光屏上電子束的偏轉(zhuǎn)間隔 S與偏轉(zhuǎn)電壓V成正比，與加速電壓成反比，由于上式中的其它量是與示波管構(gòu)造有關(guān)的常數(shù)故可寫成 3134ke為電偏常數(shù)。可見，當(dāng)加

3、速電壓一定時，偏轉(zhuǎn)間隔 與偏轉(zhuǎn)電壓呈線性關(guān)系。為了反映電偏轉(zhuǎn)的靈敏程度，定義 3135稱為電偏轉(zhuǎn)靈敏度，單位為毫米/伏。越大，表示電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的靈敏度越高。2磁偏轉(zhuǎn)原理eS0圖3132RRxyLl磁偏轉(zhuǎn)原理如圖3132所示。通常在示波管的電子槍和熒光屏之間加上一均勻橫向偏轉(zhuǎn)磁場，假定在l范圍內(nèi)是均勻的，在其它范圍都為零。當(dāng)電子以速度v沿x方向垂直射入磁場B時，將遭到洛侖磁力的作用在均勻磁場B內(nèi)電子作勻速圓周運動，軌道半徑為R，電子穿出磁場后，將沿切線方向作勻速直線運動，最后打在熒光屏上，由牛頓第二定律得 或 電子分開磁場區(qū)域與Z軸偏斜了角度，由圖3132中的幾何關(guān)系得 電子束分開磁場區(qū)域時，間隔

4、 x軸的大小是 電子束在熒光屏上分開x軸的間隔 為 假設(shè)偏轉(zhuǎn)角度足夠小，那么可取以下近似 和 那么總偏轉(zhuǎn)間隔 3136又由于電子在加速電壓的作用下，加速場對電子所做的功全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮拥膭幽?，那?代入3136式，得 3137上式闡明，磁偏轉(zhuǎn)的間隔 與所加磁感應(yīng)強度B成正比，與加速電壓的平方根成反比。由于偏轉(zhuǎn)磁場是由一對平行線圈產(chǎn)生的，所以有 式中I是勵磁電流，K是與線圈構(gòu)造和匝數(shù)有關(guān)的常數(shù)。代入3137式，得 3138由于式中其它量都是常數(shù)，故可寫成 3139km為磁偏常數(shù)?？梢?，當(dāng)加速電壓一定時，位移與電流呈線性關(guān)系。為了描畫磁偏轉(zhuǎn)的靈敏程度，定義 31310稱為磁偏轉(zhuǎn)靈敏度，單位為毫米/安

5、培。同樣，越大，磁偏轉(zhuǎn)的靈敏度越高?！緦嶒瀮?nèi)容】測試X、Y偏轉(zhuǎn)板的偏轉(zhuǎn)線性關(guān)系對于型電子束實驗儀，電偏轉(zhuǎn)時電子在熒光屏上的偏離S為：，即 31311其中l(wèi)為示波管控制極到熒光屏的間隔 ，詳細(xì)數(shù)據(jù)見儀器管腳處。 實驗步驟與要求：1按實物插入好聯(lián)接線。2接通“電源開調(diào)理“高壓調(diào)理、“輔助聚焦V2,將V2調(diào)到最大值，輝度堅持適中，調(diào)理V1聚焦。3調(diào)理“X位移、“Y位移，使光點移至坐標(biāo)原點。此時加速極電壓取850V，電偏電壓為0V4調(diào)理“電偏電壓，使光點朝Y或X方向偏轉(zhuǎn)，每偏轉(zhuǎn)5mm，讀取相應(yīng)的電偏電壓，填入“電偏測試表。5計算此時電偏轉(zhuǎn)靈敏度= (mm/V)。6將Y偏轉(zhuǎn)板構(gòu)造參數(shù)l代入公式31311

6、計算不同的S所需的偏轉(zhuǎn)電壓，與測試值比較，以驗證公式31311的準(zhǔn)確性。電 偏 轉(zhuǎn) 數(shù) 據(jù) 測 試 表：儀器編號： ；測試條件偏轉(zhuǎn)間隔 S(mm)51015202530 伏垂直下偏電壓V測垂直下偏電壓V計程度右偏電壓V測程度右偏電壓V計2. 測試偏轉(zhuǎn)量S與勵磁電流I的正比關(guān)系對于型電子束實驗儀，磁偏轉(zhuǎn)間隔 S,即3138式，為如下關(guān)系式： 31312其中：偏轉(zhuǎn)線圈平均直徑D與3138式l同=0.0915m ; L=；由儀器實測；l為偏轉(zhuǎn)線圈長度=0.02m；為二線圈之間的間隔 ，由儀器實測米。見儀器運用闡明書，n為偏轉(zhuǎn)線圈單位長度匝數(shù)，N為偏轉(zhuǎn)線圈匝數(shù)見儀器；。實驗步驟與要求：1、按實物插入好

7、聯(lián)接線。2接通電源開關(guān)，將V2調(diào)至最大，調(diào)理V1，使光點聚焦，堅持輝度適中，電偏電壓降到0，調(diào)理XY位移，使光點位于坐標(biāo)原點。儀器應(yīng)南北方向放置3接通“直流電源，順時針方向調(diào)理“直流電源，使光點偏轉(zhuǎn)。讀取不同偏轉(zhuǎn)量S及其對應(yīng)的I值，填入“磁偏測試表，并按公式3138、31312計算出偏轉(zhuǎn)量S所對應(yīng)需求的勵磁電流I(mA)。4根據(jù)丈量數(shù)據(jù)，繪出SI圖應(yīng)為正比直線。5按轉(zhuǎn)向開關(guān)改動偏轉(zhuǎn)線圈電源極性，察看磁場方向改動后光點向相反方向偏轉(zhuǎn)，以驗證洛侖茲力的矢量關(guān)系。根據(jù)儀器構(gòu)造參數(shù)，代入公式3132和3138求出偏轉(zhuǎn)量S所需的勵磁電流I，與實踐丈量值作一比較，以驗證公式的準(zhǔn)確性。6計算磁偏靈敏度= mm/A 磁 偏 轉(zhuǎn) 數(shù) 據(jù) 測 試 表 ：儀器編號： ；測試條件加速電壓 伏 向上偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)量S(mm)51015202530實測勵磁電流I(mA)計算勵磁電流I(mA)【本卷須知】1由于偏轉(zhuǎn)量的大小和亮度有關(guān)，因此丈量時將亮度旋鈕調(diào)理適中，丈量過程中應(yīng)堅持不變。2偏轉(zhuǎn)量大小改動時，聚焦也會改動，所以要不斷地調(diào)理，使之有良