電子在電磁場中的運動規(guī)律 實驗報告

1、圖壓電子在電場中的運動熒光屏電子在電磁場中的運動特性研究一、實驗?zāi)康?、測試電偏轉(zhuǎn)2、測試磁偏轉(zhuǎn)3、測試電聚焦4、測試磁聚焦二、實驗原理（一）電偏轉(zhuǎn)電子從陰極發(fā)射出來后，受陽極作用而加速。如果電子逸出陰極時的初始動能可以忽略不計，那么它從A射出時的動能就由下式確定：1mv2eVv=22z2GiG2AlAtR8VcVBViV22電子槍電極結(jié)構(gòu)團過陽極A2的電子以v的速度進入兩個分別平行的平行板電容器間。若在某個平行板間加上電壓U,板間距離為d,則板間電場（近似視為勻強電場）E=匕d設(shè)電子速度方向為z,電場方向為Y軸，平行板正中央為x軸。初，vz=v；vy=0；電子通過板所需時間為上=丄；zyv電

2、子在平行板間加速度為ay年則射出平行板時y方向上位移y1=1UH速度叮心=tan=f=爲(wèi)又由圖知，D=y1+Ltan0所以二）電聚焦等位面VA2閨3-14-2皚子束電菠焦聚焦陽極和第二陽極是由同軸的金屬圓筒組成。由于各電極上電位不同，在他們之間形成了彎曲的等位面，電力線。這樣就使電子束的路徑發(fā)生彎曲，這樣的組合稱為電子透鏡。改變等位面的彎曲程度，可以改變聚焦的位置。（三）磁偏轉(zhuǎn)閤3-14-2電子束磯循轉(zhuǎn)原理閤同（一），電子飛出加速電場后，在勻強磁場中受洛倫茲力7=evB,速度大小不變，方向變化。電子做勻速圓周運動evB=,R=沁。ReB電子離開磁場后直射熒光屏。（四）磁聚焦和電子荷質(zhì)比同（一）

3、，若平行板間沒有電壓，可在熒光屏上得到一小亮點。若給其中一對偏轉(zhuǎn)板加上交變電壓，電子將獲得垂直于軸向的分速度Vy。若加上一平行于軸向的磁場B,平行軸向分速度Vx不產(chǎn)生洛倫茲力，所以F洛=eVyB,這個力使電子在前進的過程中在垂直于軸向的平面做圓周運動，周期T=沁。嶺eB最終軌跡為一螺線，螺距h=VxT=兩。B7e由上兩式可發(fā)現(xiàn)，T、h均與Vy無關(guān)。從同一點出發(fā)的電子會在一個周期后距出發(fā)點一個螺距的地方相遇。由上式得，荷質(zhì)比e8nU_=2mh2B2此實驗所用長直螺線管的磁感應(yīng)強度B可由下式計算：所以，e/m=8冗2U2(L2+D2)/NIh)卩=4n*10-7亨/米N=5262L=0.234mD

4、=0.09m螺距h=0.145m三、實驗儀器DH4521電子束測試儀四、實驗步驟1、開啟電源，適當(dāng)調(diào)節(jié)輝度、聚焦，使屏上光點聚成一細點。2、光點調(diào)零。在“X（或Y）調(diào)節(jié)”處調(diào)節(jié)，先使電壓表示數(shù)為零，然后調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使光點位于中心點。3、電偏轉(zhuǎn)：測量偏轉(zhuǎn)量D隨偏轉(zhuǎn)電壓U的變化。給定陽極電壓U2，改變偏轉(zhuǎn)電壓，測量一組數(shù)據(jù)，再改變U2，測量另一組數(shù)據(jù)。先測Y軸，再測X軸上的，并求電偏轉(zhuǎn)靈敏度D/Ud。4、電聚焦：固定陽極電壓U2,調(diào)節(jié)對應(yīng)聚焦旋鈕，使光點達到最佳聚焦效果，讀出聚焦電壓U1,再改變陽極電壓重新測量。計算U2/U1。5、磁偏轉(zhuǎn)：給定U2，測量偏轉(zhuǎn)量D與偏轉(zhuǎn)電流丨的變化。將磁偏轉(zhuǎn)電流輸

5、出與輸入相連。調(diào)節(jié)電流改變D。再改變U2,再測數(shù)據(jù)。求靈敏度D/I,并解釋為什么U2不同，靈敏度不同？6、磁聚焦：將“電子束-荷質(zhì)比”打至荷質(zhì)比，U2調(diào)至700V。將勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)節(jié)到頭，并將勵磁電流輸入與輸出相連。電流換向開關(guān)打向正向，調(diào)節(jié)輸出調(diào)節(jié)旋鈕，加大電流，直至熒光屏上直線一邊旋轉(zhuǎn)一邊縮短至一個小光點，讀取電流值I正。再將開關(guān)打至反向，同理得I反。再改變U2重復(fù)上述步驟。測出荷質(zhì)比e/m。五、數(shù)據(jù)記錄與處理一）電偏轉(zhuǎn)Dx(mm)4812162022252730Ud(600V)3.36.61013.316.317.920.221.824Ud(700V)3.77.611.415.

6、218.720.623.425.227.7Dy(mm)3610131620232630Ud(600V)3.97.813.317.421.627.73235.640.7Ud(700V)4.79.515.720.525.231.835.940.846.94010203050y=1.2552x-0.382R2=0.9996y=1.0812x-0.2186R2=0.9997Ud(600V)Ud(700V)線性(Ud(600V)線性(Ud(700V)靈敏度600V時為1.25mm/V，700V時為1.08mm/V。y=0.7218x+0.2937R2=0.9994y=0.6392x-0.0727R2=0

7、.9999Ud(600V)Ud(700V)線性(Ud(600V)線性(Ud(700V)靈敏度600V時為0.722mm/V，700V時為0.639mm/V。U26007008009001000U1140164184202219平均U2/U14.294.274.354.464.574.38靈敏度600V時為0.1005m/A,700V時為0.0925m/A。（四）磁聚焦I勵W陽(V)7008009001000I正1.521.61.71.78I反1.591.71.751.89I平均1.5551.651.7251.835e/m(C/kg)1.56404E+111.58756E+111.63408E+111.60449E+11平均值：1.59754E+11(C/kg)標準值：e/m=1.76E+11（C/kg）百分差E=10%六、實驗結(jié)論與誤差分析1、理論上，陽極電壓越大，粒子進入偏轉(zhuǎn)板速度越大，在y方向上加速時間越短，所以偏轉(zhuǎn)量越小。因而電偏轉(zhuǎn)中,電壓越低,偏轉(zhuǎn)靈敏度越高。圖像比較符合理論，誤差為偶然誤差，讀數(shù)偏差。2、電聚焦中，比例約為4.4。圖像比較不符合理論，截距太大，可能原因：1、低電壓時讀數(shù)不準、偏大；2、儀器故障。3、磁偏轉(zhuǎn)中，陽