電子束的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)

1、電子束的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)綜合性實(shí)驗(yàn)22 電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，在示波管、顯像管、電子顯微鏡、加速器和質(zhì)譜儀等許多現(xiàn)代儀器設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。 電子荷質(zhì)比是1897年英國(guó)劍橋大學(xué)卡迪文什物理實(shí)驗(yàn)室教授J.J.湯姆遜（Joseph John Thomson，18561940）首先用磁偏轉(zhuǎn)法測(cè)量出來(lái)的，并由此發(fā)現(xiàn)電子的存在，J.J.湯姆遜因此獲得1906年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。后來(lái)，他的兒子G.P.湯姆遜因發(fā)現(xiàn)電子的波動(dòng)性在1937年也獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。父子倆均因?qū)﹄娮拥难芯慷@得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，這在物理學(xué)史上成為美談。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解電子束實(shí)驗(yàn)儀面板上各個(gè)旋鈕的作用，并能夠正確使用。2

2、、主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括四部分：電聚焦、電偏轉(zhuǎn)。要求正確使用電子束實(shí)驗(yàn)儀和數(shù)顯直流穩(wěn)壓源、完整記錄測(cè)量數(shù)據(jù)（包括有效數(shù)字和單位）。3、通過(guò)用直角坐標(biāo)紙作圖及求直線的斜率，求得電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的靈敏度。實(shí)驗(yàn)儀器電子束實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)原理1.示波管的簡(jiǎn)單介紹2.電聚焦原理的簡(jiǎn)單介紹 在電場(chǎng)的前半?yún)^(qū)（左半邊），電子受到與電力線相切方向的作用力F，F(xiàn)可分解為垂直指向軸線的分力Fr與平行于軸線的分力Fz。Fr的作用使電子運(yùn)動(dòng)向軸線靠攏，起聚焦作用；電子到達(dá)電場(chǎng)的后半?yún)^(qū)（右半邊）時(shí)，受到的作用力F可分解為相應(yīng)的Fr和Fz兩個(gè)分量。Fr使電子離開軸線，起散焦作用。 但因?yàn)樵谡麄€(gè)電場(chǎng)區(qū)域里電子都受到同方向的沿Z軸的作用力，

3、電子在后半?yún)^(qū)的軸向速度比在前半?yún)^(qū)的大得多。因此，在后半?yún)^(qū)，電子受Fr的作用時(shí)間短得多，獲得的離軸速度比在前半?yún)^(qū)獲得的向軸速度小?？偟男Ч?，電子向軸線靠攏，整個(gè)電場(chǎng)起聚焦作用。磁聚焦原理的簡(jiǎn)單介紹磁聚焦原理的簡(jiǎn)單介紹 改變加速電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，使電子在示波管中所經(jīng)過(guò)的路程為螺距的整數(shù)倍，這時(shí)電子束將在熒光屏上會(huì)聚。這就是電子射線的磁聚焦原理。 電子在橫向電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)（電偏轉(zhuǎn)）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成，一對(duì)豎直偏轉(zhuǎn)板Y1、Y2，一對(duì)水平偏轉(zhuǎn)板X1、X2。在兩塊Y（或X）偏轉(zhuǎn)板間加上電壓時(shí)，受電場(chǎng)力的作用，通過(guò)兩板之間的電子束的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)偏轉(zhuǎn)電極中心到熒光屏距離為L(zhǎng)，電子在熒

4、光屏上的豎直偏移為y（圖），則有 式中，b為偏轉(zhuǎn)板長(zhǎng)度;d為偏轉(zhuǎn)板間距離；Vy為豎直偏 轉(zhuǎn)電壓；V2為電子進(jìn)人偏轉(zhuǎn)場(chǎng)之前，使電子加速的電壓。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容電偏轉(zhuǎn)靈敏度 電偏轉(zhuǎn)靈敏度定義為偏轉(zhuǎn)板上加單位電壓時(shí)，所引起的電子束在熒光屏上的偏移，則示波管的Y軸電偏轉(zhuǎn)靈敏度同理，示波管的X軸電偏轉(zhuǎn)靈敏度為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1接插線 （已完成）2調(diào)焦：把聚焦選擇開關(guān)置于“點(diǎn)”聚焦位置的反方向，輝度（柵壓）控制處在適當(dāng)位置，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使屏上光點(diǎn)聚成一細(xì)線 ，光線不要太亮，以免燒壞熒光物質(zhì)。3測(cè)加速電壓V2 ：用萬(wàn)用表2500V檔（量程選直流1000V檔，“+”表筆插2500V插孔）4測(cè)偏轉(zhuǎn)電壓 Vy ：用數(shù)字表直流

5、200V檔。5光線調(diào)零：用數(shù)字表測(cè) Vy； 調(diào) y偏轉(zhuǎn)旋鈕使 Vy為 0，這時(shí)光線在 y軸上應(yīng)在中心原點(diǎn)，若不在調(diào)Y調(diào)零旋鈕使光線處在中心原點(diǎn)。6測(cè)量不同V2（取兩組）時(shí)的y Vy1課堂上填好如下表格2課后完成：在坐標(biāo)紙上畫出yVy圖線，計(jì)算 直線的斜率（即電偏轉(zhuǎn)靈敏度）。 直線的斜率表示電偏轉(zhuǎn)靈敏度的大小，直線的斜率隨加速電壓的大小而變化，說(shuō)明偏轉(zhuǎn)靈敏度與電子的動(dòng)能大小有關(guān)或者說(shuō)和速度大小有關(guān)。數(shù)據(jù)處理Y(cm)-2.0-1.001.02.0V2=Vy(V)V2=Vy(V)注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)中陰極K、柵極G對(duì)地有上千伏特的高電壓，第一陽(yáng)極A1對(duì)地也有數(shù)百伏特高電壓，要注意人身安全，且不能將高壓與地短路；其次注意高壓三用表的極性（此時(shí)負(fù)極為公共極COM，正極接專用2500V接口，電表放直流1000V檔！此時(shí)滿量程為2500V，通常只需測(cè)讀 2。請(qǐng)不要改變量程，若帶電撥插表棒，需要格外小 心?。?）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求單手操作，另一只手不要接觸接地良好的物品（如水管、暖氣等）。 （3）聚焦時(shí)，不要使光點(diǎn)太亮，以免灼傷熒光屏。（4）數(shù)字三用表不用時(shí)，請(qǐng)撥到OFF檔，以節(jié)省電池。（5）磁場(chǎng)的激勵(lì)電流值注意不要超出安培表量程。思考