電子在電磁場中的運(yùn)動規(guī)律實(shí)驗(yàn)報(bào)告記錄

1、電子在電磁場中的運(yùn)動規(guī)律實(shí) 驗(yàn)報(bào)告記錄作者:日期:電子在電磁場中的運(yùn)動特性研究一、實(shí)驗(yàn)?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、實(shí)驗(yàn)原理(-）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(shí)的初始動1 2能可以忽略不計(jì)，那么它從 A2射出時(shí)的動能就由下式確定：-mil = eV2Gi G2AiAz V2 圖2電千槍電極結(jié)構(gòu)囲過陽極A2的電子以v的速度進(jìn)入兩個(gè)分別平行的平行板電容器間。若在某個(gè)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(qiáng)電場）-。設(shè)電子速度方向?yàn)閦，電場方向?yàn)?Y軸，平行板正中央為 x軸。初，vz=V； Vy=O；電子通過板所需

2、時(shí)間為 th；電子在平行板間加速度為,則射出平行板時(shí)y方向上位移yi =速度，一又由圖知，D=yi+Lta n B所以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)ffl M4-3電子束磁偏轉(zhuǎn)原理曲，速度大小不變，方同（一），電子飛出加速電場后，在勻強(qiáng)磁場中受洛倫茲力向變化。電子做勻速圓周運(yùn)動。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），若平行板間沒有電壓，可在熒光屏上得到一小亮點(diǎn)。若給其中一對偏轉(zhuǎn)板加上交變

3、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(gè)力使電子在前進(jìn)的過程中在垂直于軸向的平面做圓周運(yùn)動，周期。最終軌跡為一螺線，螺距 h=VxT 。由上兩式可發(fā)現(xiàn)，T、h均與Vy無關(guān)。從同一點(diǎn)出發(fā)的電子會在一個(gè)周期后距出發(fā)點(diǎn)一 個(gè)螺距的地方相遇。由上式得，荷質(zhì)比此實(shí)驗(yàn)所用長直螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度B可由下式計(jì)算:所以，=4 n *10 7 亨 / 米N=526土 2L=0.234mD=0.09m螺距 h=0.145m三、實(shí)驗(yàn)儀器DH4521電子束測試儀四、實(shí)驗(yàn)步驟1、開啟電源，適當(dāng)調(diào)節(jié)輝度、聚焦，使屏上光點(diǎn)聚成一細(xì)點(diǎn)。2、

4、光點(diǎn)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(diǎn)位于中心點(diǎn)。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(diǎn)達(dá)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(jì)算U2/U1。5、 磁偏轉(zhuǎn)：給定U2,測量偏轉(zhuǎn)量D與偏轉(zhuǎn)電流I的變化。將磁偏轉(zhuǎn)電流輸出與輸入相連。 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

5、焦：將“電子束-荷質(zhì)比”打至荷質(zhì)比，U2調(diào)至700V。將勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針 調(diào)節(jié)到頭，并將勵(lì)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(gè)小光點(diǎn)，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 (mr)4812162022252730Ud (600V)3.36.61013.316.317.920.221.824Ud (700V)3.77.611.415.218.720.623.425.227.7Dy (mr)3610131620232630Ud (

6、600V)3.97.813.317.421.627.73235.640.7Ud (700V)4.79.515.720.525.231.835.940.846.9y = 1.2552X - 0.382R2= 0.9996y = 1.0812X - 0.2186R2= QM) Ud ( 700V)線性(Ud (600V)線性(Ud (700V)靈敏度 600V 時(shí)為 1.25mm/V , 700V 時(shí)為 1.08mm/V。y = 0.7218X + 0.2937R2= 0.9994y = 0.6392X - 0.0727R2= 0.9999.Ud ( 600V) Ud ( 700V)線性(Ud (

7、600V)線性(Ud (700V)靈敏度 600V 時(shí)為 0.722mm/V , 700V 時(shí)為 0.639mm/V。U26007008009001000U1140164184202219平均:U2/U14.294.274.354.464.574.38D (mml(600V)2342598010101121221414216161l(700V)21466588111132151174靈敏度 600V 時(shí)為 0.1005m/A , 700V 時(shí)為 0.0925m/A。18180195（三）磁偏轉(zhuǎn)（四）磁聚焦I勵(lì)V陽(V)7008009001000I正1.521.61.71.78I反1.591.7

8、1.751.89I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(biāo)準(zhǔn)值：e/m=1.76E+11 (C/kg)百分差E=10%六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論與誤差分析1、 理論上，陽極電壓越大，粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)板速度越大，在y方向上加速時(shí)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(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)、偏大； 2、儀器故障。3、磁偏轉(zhuǎn)中，陽極電