實驗十二電子束偏轉(zhuǎn)與聚焦課件

實驗十二

電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦實驗十二

電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦1實驗目的：1.了解示波管的基本結(jié)構(gòu)和原理。2.研究帶電粒子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。3.研究帶電粒子在電場和磁場中聚焦的規(guī)律。4.通過磁聚焦原理測量電子的荷質(zhì)比.儀器和用具：HLD-EB-IV型電子束實驗儀

實驗目的：2

HH—鎢絲的熱電極K—陰極—控制柵極—第一加速陽級—加速柵級—第二加速陽級—水平偏轉(zhuǎn)板—垂直偏轉(zhuǎn)板實驗原理一、示波管的基本結(jié)構(gòu)及原理圖：HH—鎢絲的熱電極K—陰極3HLD-EB-IV型電子束實驗儀HLD-EB-IV型電子束實驗儀41、加速電壓V2：改變電子束的加速電壓的大小2、V2電壓表指示:0～1300V。3、聚焦電壓V1：用以調(diào)節(jié)聚焦極A1上的電壓以調(diào)節(jié)電極附近區(qū)域的電場分布，從而調(diào)節(jié)電子束的聚焦和散焦。4、V1電壓指示：150～400V。5、柵極電壓VG（輝度）：用以調(diào)節(jié)加在示波管控制柵極上的電壓大小，以控制陰極發(fā)射的電子數(shù)量，從而控制熒光屏上光點的輝度。6、VG電壓指示：0～－80V。7、VdX偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)：－80V～80V。8、調(diào)零X：用來調(diào)節(jié)光點水平距離；9、Vdy偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)：-80～80V。10、調(diào)零Y：用來調(diào)節(jié)光點上下距離。11、偏轉(zhuǎn)電壓指示：用來顯示VdX、Vdy數(shù)值。12、VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)：當打到VdX檔調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓VdX，表頭即可顯示；當打到VdY檔調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓VdY，表頭即可顯示。1、加速電壓V2：改變電子束的加速電壓的大小513、200mA、2A轉(zhuǎn)換開關(guān)。14、200mA、2A勵磁電流數(shù)值：可顯示0～200mA、0～2A。15、200mA電流調(diào)節(jié)：用來改變勵磁電流大小。16、2A電流調(diào)節(jié)：用來改變勵磁電流大小。17、電源開關(guān)：用來接通電源指示，使儀器工作。18、點、線轉(zhuǎn)換開關(guān)：用來轉(zhuǎn)換點、線顯示，打到“線”檔即可出現(xiàn)一條橫線。19、示波管后靠背：用來接通示波管，可將示波管插入使用。20、8SJ31J示波管。21、磁偏轉(zhuǎn)線圈：用來做磁偏轉(zhuǎn)實驗。22、螺線管線圈：用來做磁聚焦實驗。23、換向開關(guān)：用以改變偏轉(zhuǎn)線圈電流方向來控制磁偏轉(zhuǎn)的方向（向上、向下）。24、0～2A輸出插座：用來接通標準螺線管勵磁電流。13、200mA、2A轉(zhuǎn)換開關(guān)。6

當電流通過鎢絲陰極K被加熱后，筒端的鋇與鍶氧化物涂層內(nèi)的自由電子獲得較高的動能，從表面逸出。因為第一加速陽極A具有（相對陰極K）很高的電壓（如1000伏），在K-G-A1之間形成強電場，故從陰極逸出的電子在電場中的加速運動，穿過G的小孔（直徑約1mm）,以高速穿過G2、A1及A2筒內(nèi)的限制孔，形成一束電子射線，電子最后打到熒光屏上，這上面涂有一滿層的特殊熒光物質(zhì)，在電子的轟擊下發(fā)出可見光。當電流通過鎢絲陰極K被加熱后，筒端的鋇與7二、電子束的聚焦與輝度的控制：人們最初想把極板上的圓孔做成足夠小可得任意細小的電子束，然而電子向不同方向離開加熱陰極，只能有很小部分的電子正好向著陽極小孔方向運動，大多數(shù)電子不能達到熒光屏。不過，我們可以利用適當形狀的電場來改變初速度不在管軸方向的那些電子的方向，從而得到比較強的電子束和比較亮的光點。在電子槍內(nèi)的第一加速陽極與第二加速陽極之間形成一個靜電透鏡,可解決上述問題。其作用的原理如下：二、電子束的聚焦與輝度的控制：8

如圖C給出了靜電透鏡聚焦作用的幾何示意圖，這是假定電子在兩聚焦電極之間的區(qū)域的路程遠小于電子的總路程時電子運動的軌跡簡化形式。假定從第一加速極出來的那些電子具有相同的軸向分量，但具有不同的徑向速度分量。如圖C給出了靜電透鏡聚焦作用的幾何示意圖9

在圖C中任取一點P，電子在該處是總會沿著F與之間的某一方向運動，分析不同的點同樣可得出電子的運動的軌跡如圖c所示，達到電聚焦的作用。若軸向分量不同,只是打到熒光屏的時間不同，但也可與前面或后面運動的電子在熒光屏上重合，但不能與同時出發(fā)的電子在熒光屏上同時重合。聚焦作用的強弱可以通過改變之間的電壓，從而改變其間的場強來實現(xiàn)的。在圖C中任取一點P，電子在該處是總會沿著10三、電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)1、偏轉(zhuǎn)電場的形成與簡化在兩排平行板間加電壓就可以形成電場。當平行板間的距離d比長度L小得多時，可以認為它形成的空間電場是均勻的，且在平行板的界外電場為零。2、電偏轉(zhuǎn)的原理電子在均勻電場內(nèi)以從平行于板的方向進入電場，在電場力的作用下,在y方向（垂直方向）產(chǎn)生偏離位移。三、電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)11

——偏轉(zhuǎn)電壓（平行板間電位差）——板間距離——板長電子離開電場后不受電場力作用,將作勻速直線運動，等效直接從A點（板中點位置）直接射出（如圖b所示），故

12令有

如果加速電壓為U2

則故示波管的Y方向電偏轉(zhuǎn)靈敏度：在X方向同理得令有13四：磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

四：磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：14加速場對電子所做的功等于點自動能的增量為電子受洛倫茲力為根據(jù)洛倫茲力的性質(zhì)，是一個向心力，則加速場對電子所做的功等于點自動能的增量為15電子偏轉(zhuǎn)的軌道半徑為在偏轉(zhuǎn)角較小的情況下，近似的有由此可得偏轉(zhuǎn)量D與外加磁場B、加速電壓U2等的關(guān)系為電子偏轉(zhuǎn)的軌道半徑為16實驗中的外加橫向磁場由一對載流線圈產(chǎn)生，其大小為由此有當勵磁電流I（即外加磁場B）確定時，電子束在橫向磁場中的偏轉(zhuǎn)量D與加速電壓U2的平方根成反比。磁偏轉(zhuǎn)靈敏度：實驗中的外加橫向磁場由一對載流線圈產(chǎn)生，其大小為17五：磁聚焦原理：在示波管外套一個同軸的螺線管，當給螺線管通以穩(wěn)恒直流電時，其內(nèi)部形成一個軸向磁場。若螺線管足夠長，則可認為內(nèi)部為勻強磁場。電子進入勻強磁場后，將會以軸向速度作勻速直線運動。同時以徑向速度作勻速圓周運動。其合運動是一個螺旋線運動。五：磁聚焦原理：18

由于勻速圓周運動周期與無關(guān)。故只要電子的軸向速度相同，經(jīng)過整數(shù)周期后會聚焦于熒光屏上的一點，這就是磁聚焦。電子作螺旋運動的螺距：

19六.電子荷質(zhì)比測量

從前面的談?wù)摽芍?電子的軸向速度由加速電壓決定(電子離開陰極時的初速度相對來說很小,可以忽略),固有即有六.電子荷質(zhì)比測量從前面的談?wù)摽芍?電子的軸向速度20可見電子在勻強磁場中運動時，具有相同的軸向速度，但由于電子發(fā)射方向各異，導致徑向速度不同。因此他們在磁場中將作半徑不同但螺距相同的螺線運動，經(jīng)過時間T后,在相同的地方聚焦。圖4－18－5h可見電子在勻強磁場中運動時，具有相同的軸向21調(diào)節(jié)磁場B的大小，使螺距正好等于電子束交叉點到熒光屏的距離L0,這時熒光屏上的光斑就匯聚成一個小點。由于：故電子的荷質(zhì)比為：調(diào)節(jié)磁場B的大小，使螺距正好等于電子束交叉點到熒光屏22實驗用螺線管可近似為薄螺線管，按薄螺線管計算公式有：式中：n為螺線管單位長度線圈匝數(shù)實驗用螺線管可近似為薄螺線管，按薄螺線管計算公式有：式中：n23設(shè)螺線管的長度為L，螺線管平均直徑為D，并認為電子束聚焦磁場均勻，則有設(shè)螺線管的線圈總匝數(shù)為N，則實驗計算電子荷質(zhì)比公式為：各實驗參數(shù)由實驗室給出設(shè)螺線管的長度為L，螺線管平均直徑為D，并認為電子束聚24D—螺線管線圈平均直徑，D=0.0945m；L—螺線管線圈長度，L=0.233m;N—螺線管線圈匝數(shù)，N＝1340；L0—電子束從柵極G交叉至熒光屏的距離，即電子束在均勻磁場中聚焦的焦距；L0—0.199mI—為光斑進行三次聚焦時對應的勵磁電流的加權(quán)平均值；D—螺線管線圈平均直徑，D=0.0945m；25六：實驗內(nèi)容：

（一）電子束的電聚焦和輝度控制1、將示波管插入儀器左邊的后靠背，將坐標板放入示波管與光屏前面，接通電源。2、將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdX檔，調(diào)節(jié)Vdx旋鈕，進行偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)零。3、將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdY檔，調(diào)節(jié)VdY旋鈕，進行偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)零。4、示波管將顯示出一個亮點，如果沒有顯示將柵極電壓亮度稍微調(diào)高一點，然后調(diào)節(jié)調(diào)零電位器X、Y，使示波管熒屏顯示出一個亮點調(diào)為中心。5、第一聚焦調(diào)節(jié)條件：V1<V2,檢驗第一聚焦條件，改變V1和VK，使熒光屏上亮點達到最佳聚焦狀態(tài)，測量V1和V2。6、加速電壓對亮度的影響，將柵極電壓調(diào)到適當位置，改變加速電壓觀察示波管熒屏上亮度的變化。六：實驗內(nèi)容：26（二）電子束電偏轉(zhuǎn)實驗1、在電聚焦實驗基礎(chǔ)上開始實驗。2、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點聚焦。將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdX檔，調(diào)節(jié)Vdx旋鈕，看示波管亮點，以每一大格（5mm）記錄一次偏轉(zhuǎn)電壓VdX的數(shù)值，做D與V曲線，進行分析。3、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點聚焦。將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdY檔，調(diào)節(jié)VdY旋鈕，看示波管亮點，以每一大格(5mm)記錄一次偏轉(zhuǎn)電壓VdY的數(shù)值，做D與V曲線。4、比較X方向和Y方向的電偏轉(zhuǎn)靈敏度（并分析原因）。（二）電子束電偏轉(zhuǎn)實驗27（三）電子束磁偏轉(zhuǎn)實驗1、在實驗(一)基礎(chǔ)上進行儀器調(diào)整，做磁偏轉(zhuǎn)實驗。2、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點聚焦。將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdX檔，調(diào)節(jié)Vdx旋鈕，看示波管亮點調(diào)到坐標板中心，將磁偏轉(zhuǎn)線圈插入示波管兩側(cè)，將2A和200mA轉(zhuǎn)換開關(guān)打到200mA檔、調(diào)節(jié)200mA旋鈕以每以大格（5mm）記錄一次偏轉(zhuǎn)電流I的數(shù)值，做D與I的曲線，并進行分析。（三）電子束磁偏轉(zhuǎn)實驗28（四）電子束的螺旋運動及電子荷質(zhì)比測定1、將螺線管線圈套入示波管上，將2A電流接通螺線管。2、在實驗（一）基礎(chǔ)上進行電子的螺旋運動及電子荷質(zhì)比測定。3、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓為300－400V。柵極電壓（即亮度）到適當位置。（四）電子束的螺旋運動及電子荷質(zhì)比測定294、將2A、200mA轉(zhuǎn)換開關(guān)打到2A檔，調(diào)節(jié)2A旋鈕進行實驗。逐漸增大勵磁電流，從熒光屏上第一次聚焦時開始，記下每一次聚焦時的勵磁電流，繼續(xù)增大電流，分別記錄三次聚焦時的電流I，計算加權(quán)平均值5、代入公式（15）和（14），求得電子荷質(zhì)比，與理論值e/m＝1.757×1011c/Kg,求出百分比誤差。實驗十二電子束偏轉(zhuǎn)與聚焦課件30[注意事項]1．本儀器使用時，周圍應無其他強磁場及鐵磁物質(zhì)，儀器應南北方向放置以減小地磁場對測量精度的影響。2．螺線管不要長時間通以大電流，以免線圈過熱。3．改變加速電壓后，亮點的亮度會改變，應重新調(diào)節(jié)亮度，勿使亮點過亮，一則容易損壞熒光屏，同時亮點過亮，聚焦好壞也不易判斷，調(diào)節(jié)亮度后，加速電壓值也可能有了變化，再調(diào)到規(guī)定的電壓值即可。[注意事項]31實驗指導一：實驗操作技巧：本實驗采用套裝儀器，故只要將有關(guān)原理弄清楚,再熟悉儀器的有關(guān)操作,知道實驗操作的內(nèi)容。這樣有的放矢地進行操作，很容易完成本實驗這么多的任務(wù)。二：實驗操作時注意事項：1：由于本實驗的電壓有的達到1000伏，故特別要注意安全。2：示波管的亮度不要長時間打得太亮，否則，熒光屏易老化，影響顯示效果。

實驗指導32常見問題與解答

1.實驗過程中有時會出現(xiàn)找不到光點（光斑）的情況，可能的原因和解決的辦法如下：（1）亮度不夠。解決的辦法是適當增加亮度。（2）已經(jīng)加有較大的電偏電壓（x方向或和y方向），使光點偏出示波器的屏幕。此時應通過調(diào)節(jié)電偏轉(zhuǎn)旋鈕，使偏轉(zhuǎn)電壓降為零。2.電偏轉(zhuǎn)實驗時光點軌跡與x（或y方向）有夾角，解決辦法：旋轉(zhuǎn)示波管，消除夾角常見問題與解答1.實驗過程中有時會出現(xiàn)找不到光點（光斑）33布置作業(yè)一：分析與思考：1：為什么偏轉(zhuǎn)板末端是向外張開的，而不是完全平行的？2：電子受到的重力在電場偏轉(zhuǎn)中有重要影響嗎？二：創(chuàng)新設(shè)計：試設(shè)計一個可控制電子的偏轉(zhuǎn)與電子不偏轉(zhuǎn)的電路，以及可控制電子的正向偏轉(zhuǎn)與反向偏轉(zhuǎn)的電路。

三：課后任務(wù)：1：預習下一實驗，并撰寫預習實驗報告。2：完成本實驗的實驗報告。布置作業(yè)34實驗十二

電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦實驗十二

電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦35實驗目的：1.了解示波管的基本結(jié)構(gòu)和原理。2.研究帶電粒子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。3.研究帶電粒子在電場和磁場中聚焦的規(guī)律。4.通過磁聚焦原理測量電子的荷質(zhì)比.儀器和用具：HLD-EB-IV型電子束實驗儀

實驗目的：36

HH—鎢絲的熱電極K—陰極—控制柵極—第一加速陽級—加速柵級—第二加速陽級—水平偏轉(zhuǎn)板—垂直偏轉(zhuǎn)板實驗原理一、示波管的基本結(jié)構(gòu)及原理圖：HH—鎢絲的熱電極K—陰極37HLD-EB-IV型電子束實驗儀HLD-EB-IV型電子束實驗儀381、加速電壓V2：改變電子束的加速電壓的大小2、V2電壓表指示:0～1300V。3、聚焦電壓V1：用以調(diào)節(jié)聚焦極A1上的電壓以調(diào)節(jié)電極附近區(qū)域的電場分布，從而調(diào)節(jié)電子束的聚焦和散焦。4、V1電壓指示：150～400V。5、柵極電壓VG（輝度）：用以調(diào)節(jié)加在示波管控制柵極上的電壓大小，以控制陰極發(fā)射的電子數(shù)量，從而控制熒光屏上光點的輝度。6、VG電壓指示：0～－80V。7、VdX偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)：－80V～80V。8、調(diào)零X：用來調(diào)節(jié)光點水平距離；9、Vdy偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)：-80～80V。10、調(diào)零Y：用來調(diào)節(jié)光點上下距離。11、偏轉(zhuǎn)電壓指示：用來顯示VdX、Vdy數(shù)值。12、VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)：當打到VdX檔調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓VdX，表頭即可顯示；當打到VdY檔調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓VdY，表頭即可顯示。1、加速電壓V2：改變電子束的加速電壓的大小3913、200mA、2A轉(zhuǎn)換開關(guān)。14、200mA、2A勵磁電流數(shù)值：可顯示0～200mA、0～2A。15、200mA電流調(diào)節(jié)：用來改變勵磁電流大小。16、2A電流調(diào)節(jié)：用來改變勵磁電流大小。17、電源開關(guān)：用來接通電源指示，使儀器工作。18、點、線轉(zhuǎn)換開關(guān)：用來轉(zhuǎn)換點、線顯示，打到“線”檔即可出現(xiàn)一條橫線。19、示波管后靠背：用來接通示波管，可將示波管插入使用。20、8SJ31J示波管。21、磁偏轉(zhuǎn)線圈：用來做磁偏轉(zhuǎn)實驗。22、螺線管線圈：用來做磁聚焦實驗。23、換向開關(guān)：用以改變偏轉(zhuǎn)線圈電流方向來控制磁偏轉(zhuǎn)的方向（向上、向下）。24、0～2A輸出插座：用來接通標準螺線管勵磁電流。13、200mA、2A轉(zhuǎn)換開關(guān)。40

當電流通過鎢絲陰極K被加熱后，筒端的鋇與鍶氧化物涂層內(nèi)的自由電子獲得較高的動能，從表面逸出。因為第一加速陽極A具有（相對陰極K）很高的電壓（如1000伏），在K-G-A1之間形成強電場，故從陰極逸出的電子在電場中的加速運動，穿過G的小孔（直徑約1mm）,以高速穿過G2、A1及A2筒內(nèi)的限制孔，形成一束電子射線，電子最后打到熒光屏上，這上面涂有一滿層的特殊熒光物質(zhì)，在電子的轟擊下發(fā)出可見光。當電流通過鎢絲陰極K被加熱后，筒端的鋇與41二、電子束的聚焦與輝度的控制：人們最初想把極板上的圓孔做成足夠小可得任意細小的電子束，然而電子向不同方向離開加熱陰極，只能有很小部分的電子正好向著陽極小孔方向運動，大多數(shù)電子不能達到熒光屏。不過，我們可以利用適當形狀的電場來改變初速度不在管軸方向的那些電子的方向，從而得到比較強的電子束和比較亮的光點。在電子槍內(nèi)的第一加速陽極與第二加速陽極之間形成一個靜電透鏡,可解決上述問題。其作用的原理如下：二、電子束的聚焦與輝度的控制：42

如圖C給出了靜電透鏡聚焦作用的幾何示意圖，這是假定電子在兩聚焦電極之間的區(qū)域的路程遠小于電子的總路程時電子運動的軌跡簡化形式。假定從第一加速極出來的那些電子具有相同的軸向分量，但具有不同的徑向速度分量。如圖C給出了靜電透鏡聚焦作用的幾何示意圖43

在圖C中任取一點P，電子在該處是總會沿著F與之間的某一方向運動，分析不同的點同樣可得出電子的運動的軌跡如圖c所示，達到電聚焦的作用。若軸向分量不同,只是打到熒光屏的時間不同，但也可與前面或后面運動的電子在熒光屏上重合，但不能與同時出發(fā)的電子在熒光屏上同時重合。聚焦作用的強弱可以通過改變之間的電壓，從而改變其間的場強來實現(xiàn)的。在圖C中任取一點P，電子在該處是總會沿著44三、電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)1、偏轉(zhuǎn)電場的形成與簡化在兩排平行板間加電壓就可以形成電場。當平行板間的距離d比長度L小得多時，可以認為它形成的空間電場是均勻的，且在平行板的界外電場為零。2、電偏轉(zhuǎn)的原理電子在均勻電場內(nèi)以從平行于板的方向進入電場，在電場力的作用下,在y方向（垂直方向）產(chǎn)生偏離位移。三、電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)45

——偏轉(zhuǎn)電壓（平行板間電位差）——板間距離——板長電子離開電場后不受電場力作用,將作勻速直線運動，等效直接從A點（板中點位置）直接射出（如圖b所示），故

46令有

如果加速電壓為U2

則故示波管的Y方向電偏轉(zhuǎn)靈敏度：在X方向同理得令有47四：磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

四：磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：48加速場對電子所做的功等于點自動能的增量為電子受洛倫茲力為根據(jù)洛倫茲力的性質(zhì)，是一個向心力，則加速場對電子所做的功等于點自動能的增量為49電子偏轉(zhuǎn)的軌道半徑為在偏轉(zhuǎn)角較小的情況下，近似的有由此可得偏轉(zhuǎn)量D與外加磁場B、加速電壓U2等的關(guān)系為電子偏轉(zhuǎn)的軌道半徑為50實驗中的外加橫向磁場由一對載流線圈產(chǎn)生，其大小為由此有當勵磁電流I（即外加磁場B）確定時，電子束在橫向磁場中的偏轉(zhuǎn)量D與加速電壓U2的平方根成反比。磁偏轉(zhuǎn)靈敏度：實驗中的外加橫向磁場由一對載流線圈產(chǎn)生，其大小為51五：磁聚焦原理：在示波管外套一個同軸的螺線管，當給螺線管通以穩(wěn)恒直流電時，其內(nèi)部形成一個軸向磁場。若螺線管足夠長，則可認為內(nèi)部為勻強磁場。電子進入勻強磁場后，將會以軸向速度作勻速直線運動。同時以徑向速度作勻速圓周運動。其合運動是一個螺旋線運動。五：磁聚焦原理：52

由于勻速圓周運動周期與無關(guān)。故只要電子的軸向速度相同，經(jīng)過整數(shù)周期后會聚焦于熒光屏上的一點，這就是磁聚焦。電子作螺旋運動的螺距：

53六.電子荷質(zhì)比測量

從前面的談?wù)摽芍?電子的軸向速度由加速電壓決定(電子離開陰極時的初速度相對來說很小,可以忽略),固有即有六.電子荷質(zhì)比測量從前面的談?wù)摽芍?電子的軸向速度54可見電子在勻強磁場中運動時，具有相同的軸向速度，但由于電子發(fā)射方向各異，導致徑向速度不同。因此他們在磁場中將作半徑不同但螺距相同的螺線運動，經(jīng)過時間T后,在相同的地方聚焦。圖4－18－5h可見電子在勻強磁場中運動時，具有相同的軸向55調(diào)節(jié)磁場B的大小，使螺距正好等于電子束交叉點到熒光屏的距離L0,這時熒光屏上的光斑就匯聚成一個小點。由于：故電子的荷質(zhì)比為：調(diào)節(jié)磁場B的大小，使螺距正好等于電子束交叉點到熒光屏56實驗用螺線管可近似為薄螺線管，按薄螺線管計算公式有：式中：n為螺線管單位長度線圈匝數(shù)實驗用螺線管可近似為薄螺線管，按薄螺線管計算公式有：式中：n57設(shè)螺線管的長度為L，螺線管平均直徑為D，并認為電子束聚焦磁場均勻，則有設(shè)螺線管的線圈總匝數(shù)為N，則實驗計算電子荷質(zhì)比公式為：各實驗參數(shù)由實驗室給出設(shè)螺線管的長度為L，螺線管平均直徑為D，并認為電子束聚58D—螺線管線圈平均直徑，D=0.0945m；L—螺線管線圈長度，L=0.233m;N—螺線管線圈匝數(shù)，N＝1340；L0—電子束從柵極G交叉至熒光屏的距離，即電子束在均勻磁場中聚焦的焦距；L0—0.199mI—為光斑進行三次聚焦時對應的勵磁電流的加權(quán)平均值；D—螺線管線圈平均直徑，D=0.0945m；59六：實驗內(nèi)容：

（一）電子束的電聚焦和輝度控制1、將示波管插入儀器左邊的后靠背，將坐標板放入示波管與光屏前面，接通電源。2、將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdX檔，調(diào)節(jié)Vdx旋鈕，進行偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)零。3、將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdY檔，調(diào)節(jié)VdY旋鈕，進行偏轉(zhuǎn)電壓調(diào)零。4、示波管將顯示出一個亮點，如果沒有顯示將柵極電壓亮度稍微調(diào)高一點，然后調(diào)節(jié)調(diào)零電位器X、Y，使示波管熒屏顯示出一個亮點調(diào)為中心。5、第一聚焦調(diào)節(jié)條件：V1<V2,檢驗第一聚焦條件，改變V1和VK，使熒光屏上亮點達到最佳聚焦狀態(tài)，測量V1和V2。6、加速電壓對亮度的影響，將柵極電壓調(diào)到適當位置，改變加速電壓觀察示波管熒屏上亮度的變化。六：實驗內(nèi)容：60（二）電子束電偏轉(zhuǎn)實驗1、在電聚焦實驗基礎(chǔ)上開始實驗。2、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點聚焦。將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdX檔，調(diào)節(jié)Vdx旋鈕，看示波管亮點，以每一大格（5mm）記錄一次偏轉(zhuǎn)電壓VdX的數(shù)值，做D與V曲線，進行分析。3、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點聚焦。將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdY檔，調(diào)節(jié)VdY旋鈕，看示波管亮點，以每一大格(5mm)記錄一次偏轉(zhuǎn)電壓VdY的數(shù)值，做D與V曲線。4、比較X方向和Y方向的電偏轉(zhuǎn)靈敏度（并分析原因）。（二）電子束電偏轉(zhuǎn)實驗61（三）電子束磁偏轉(zhuǎn)實驗1、在實驗(一)基礎(chǔ)上進行儀器調(diào)整，做磁偏轉(zhuǎn)實驗。2、調(diào)節(jié)加速電壓為1000V，調(diào)節(jié)聚焦電壓，使示波管熒屏亮點聚焦。將VdX、Vdy轉(zhuǎn)換開關(guān)打到VdX檔，調(diào)節(jié)Vdx旋鈕，看示波管亮點調(diào)到坐標板中心，將磁偏轉(zhuǎn)線圈插入示波管兩側(cè)，將2A和200mA轉(zhuǎn)換開關(guān)打到200mA檔、調(diào)節(jié)200mA