電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦(北京科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告)

北京科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理（見預(yù)習(xí)報(bào)告）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析（數(shù)據(jù)及圖見附頁）電偏轉(zhuǎn)的觀測由圖1、2、3、5可以清楚得看出，當(dāng)陽極電壓Uz不變時(shí)，偏轉(zhuǎn)電壓隨偏轉(zhuǎn)量的增大線性變化。第4張圖可以看出，我測量的第五組數(shù)據(jù)是有問題的。所以，我就放棄了第五組數(shù)據(jù)，作出了圖5。然后我分析了一下不同陽極電壓下偏轉(zhuǎn)電壓隨偏轉(zhuǎn)量變化快慢。顯然，斜率即電偏轉(zhuǎn)靈敏度，分別為：0.105,0.0915，0.082,0.0753,斜率是隨著陽極電壓的增大而減小的。為了清晰明了，我把兩者的關(guān)系用圖表示出來上圖說明陽極電壓與圖1,2,3,5的電偏轉(zhuǎn)靈敏度之間幾乎是成線性變化的。陽極電壓的增大導(dǎo)致了初速度的增加，而初速度越大偏轉(zhuǎn)就越難，因而偏轉(zhuǎn)靈敏度越小。偏轉(zhuǎn)距離De和偏轉(zhuǎn)電壓Ud是成線性變化的。至于De與陽極電壓Uz的關(guān)系，根據(jù)圖1,2,3,5中的公式，可以知道，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓Ud為10V時(shí)，Dz分別為：1.025，0.912，0.785,0.744，所以根據(jù)下圖可知：當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓相同時(shí)，隨著陽極電壓的增大，偏轉(zhuǎn)量增減少。B磁偏轉(zhuǎn)的觀測圖6,7,8是磁偏轉(zhuǎn)觀測部分的圖。這三張圖說明了，偏轉(zhuǎn)電流與偏轉(zhuǎn)量是成一次函數(shù)關(guān)系變化的。下圖表示的是圖6,7,8的斜率即磁偏轉(zhuǎn)靈敏度與陽極電壓的關(guān)系：顯然，三個(gè)數(shù)據(jù)幾乎是在一條直線上，所以磁偏靈敏度是和陽極電壓成線性的。并且隨著陽極電壓的增大磁偏靈敏度減小。陽極電壓增大導(dǎo)致電子速度的增大，電子就越不容易被偏轉(zhuǎn)。當(dāng)Uz不變時(shí)，Dm隨著偏轉(zhuǎn)電流I的增大而增大；當(dāng)I不變時(shí)，Dm隨著Uz的變大而減小，如圖：（取I為100mA為基點(diǎn)）C電聚焦的觀測由于聚焦是一種直觀的感受，所以何時(shí)真正地聚焦了就屬于自己的感覺了。由圖9可以看出，各個(gè)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)程度R2=0.9812，相關(guān)性較低。但它們?nèi)匀皇蔷€性相關(guān)的。隨著陽極電壓的增大，聚焦電壓隨之增大。D磁聚焦的觀測此實(shí)驗(yàn)過程中需要注意一個(gè)重要的步驟：在磁聚焦之前要先調(diào)節(jié)原來有的那個(gè)聚焦旋鈕，使得熒光屏上出現(xiàn)光斑，就是使光擴(kuò)散開來。如果不按此步驟就不會(huì)有明顯的聚焦過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果就會(huì)很不準(zhǔn)確。圖10展示的是陽極電壓與聚焦電流的關(guān)系，可以知道兩者是一次函數(shù)關(guān)系。據(jù)此關(guān)系可以通過聚焦電流估算出陽極電壓的大小。例題中電子荷質(zhì)比的計(jì)算如下：由公式求出B=4π×10陽極電壓U/V6007008009001000電流I+/A1.631.811.952.072.28電流I-/A1.661.821.92.012.2電流平均值/A1.6451.8151.9252.042.24e/m1.04313E+119.997E+101.016E+111.017E+119.376E+10則e/m平均值為1.01897E+11C/kg實(shí)驗(yàn)總結(jié)本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理過程比較容易，主要就是幾個(gè)量之間的線性關(guān)系。但實(shí)驗(yàn)的四部分內(nèi)容教會(huì)我怎樣使用電和磁的方法來實(shí)現(xiàn)電子的偏轉(zhuǎn)和聚焦。這種方法是以后研究中經(jīng)常要用到的。實(shí)驗(yàn)中要注意的內(nèi)容也不是很多，就是輝度不能太大，這是為了防止熒光屏的損壞。實(shí)驗(yàn)中最困難的要算是萬用表的調(diào)零了。我那時(shí)就想，DZS-B電子束實(shí)驗(yàn)儀的Y調(diào)節(jié)為何不裝個(gè)微調(diào)呢。只要我稍微調(diào)一下旋鈕，就從正的一點(diǎn)幾伏跑到了負(fù)的一點(diǎn)幾伏，要調(diào)到十幾毫伏甚至是幾毫伏相當(dāng)困難。而且，整個(gè)工程中調(diào)零工作有N多次。實(shí)驗(yàn)的總體構(gòu)成很簡單，我們兩個(gè)的合作也很順利。A磁偏轉(zhuǎn)的測量數(shù)據(jù)如下陽極電壓750V偏轉(zhuǎn)量/cm0.511.522.5偏轉(zhuǎn)電壓/V4.979.7714.5719.2624.03陽極電壓850V偏轉(zhuǎn)量/cm0.511.522.5偏轉(zhuǎn)電壓/V5.4910.8816.5221.9427.28陽極電壓950V偏轉(zhuǎn)量/cm0.511.522.5偏轉(zhuǎn)電壓/V6.5112.6118.7624.8830.87陽極電壓1000V偏轉(zhuǎn)量/cm0.511.522.5偏轉(zhuǎn)電壓/V6.7413.4120.0826.6630.04B磁偏轉(zhuǎn)的觀測數(shù)據(jù)陽極電壓800V偏轉(zhuǎn)量/cm0.511.522.5磁偏電流I+/mA17.242.356.473.991.2磁偏電流I-/mA16.541.25772.387.3磁偏電流I/mA16.8541.7556.773.189.25陽極電壓900V偏轉(zhuǎn)量/cm0.511.522.5磁偏電流I+/mA20.839.356.377.696.2磁偏電流I-/mA21.541.255.575.295.1磁偏電流I/mA21.1540.2555.976.495.65陽極電壓1000V偏轉(zhuǎn)量/cm0.511.52磁偏電流I+/mA22.13960.280.8磁偏電流I-/mA22.338.758.979.6磁偏電流I/mA22.238.8559.5580.2C電聚焦的測量陽極電壓Uz700750800850900950聚焦電壓U1128137143156162178D磁聚焦的測量數(shù)據(jù)陽極電壓U/V6007008009001000電流I+/A1.631.811.952.07