南昌大學(xué)物理實驗報告(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上南昌大學(xué)物理實驗報告 課程名稱： 大學(xué)物理實驗 . 實驗名稱： 電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦 . 學(xué)院： 信息工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電子信息類163 學(xué)生姓名： 張海文 學(xué)號： 實驗地點： 基礎(chǔ)實驗大樓 座位號： 32 實驗時間：第三、四周15:45-18:10 專心-專注-專業(yè)一、實驗?zāi)康模?、了解示波管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；2、研究帶電粒子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律；3、學(xué)會規(guī)范使用數(shù)字萬用表；4、通過磁聚焦原理測量電子的荷質(zhì)比2、 實驗原理：1、示波管的基本結(jié)構(gòu) 示波管又稱為陰極射線管，其密封在高真空的玻璃殼之中，它的構(gòu)造如上圖所示主要包括三個部分：前端為熒光屏（S，其用來

2、將電子束的動能轉(zhuǎn)變?yōu)楣猓?，中間為偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)（Y：垂直偏轉(zhuǎn)板，X：水平偏轉(zhuǎn)板），后端為電子槍（K:陰極，G:柵極， A1：聚焦陽極， A2：第二陽極，A3：前加速陽極）.燈絲H用6.3v交流電供電，其作用是將陽極加熱，使陽極發(fā)射電子，電子受陽極的作用而加速.2、 電聚焦原理電子射線束的聚焦是電子束管必須解決的問題，在示波管中，陽極被加熱發(fā)射電子，電子受陽極產(chǎn)生的正電場作用而加速運動，同時又受柵極產(chǎn)生的負(fù)電場作用只有一部分電子能夠通過柵極小孔飛向陽極.柵極G的電壓一般要比陰極K的電壓低20100v，由陰極發(fā)射的電子，收到柵極與陰極間減速電場的作用，初速小的電子被阻擋，而那些初速大的電子可以通過柵極射

3、向熒光屏，所以調(diào)節(jié)柵極電壓的高低可以控制射向熒光屏的電子數(shù)，從而控制熒光屏上的輝度.當(dāng)柵極上的電壓負(fù)到一定的程度時，可使電子射線截至，輝度為零.加速電極的電壓比陰極電位高幾十V至上千V，前加速陽極，聚焦陽極和第二陽極是由同軸的金屬圓筒組成.由于各電極上的電壓不同，在它們之間形成了彎曲的等勢面、電場線.這樣就使電子束的路徑發(fā)生彎曲，這類似光線通過透鏡那樣產(chǎn)生了會聚和發(fā)散，這種電器的組合稱為電子透鏡.改變電極間的電壓分布，可以改變等勢面的彎曲程度從而達(dá)到電子束的聚焦3、電偏轉(zhuǎn)電子在均勻電場內(nèi)以從平行于板的方向進(jìn)入電場，在電場力的作用下，在方向（垂直方向）產(chǎn)生偏離位移。電子離開電場后不受電場力作用，

4、將作勻速直線運動，等效直接從A點（板中點位置）直接射出，故 有 ,示波管的Y方向電偏轉(zhuǎn)靈敏度： 3、 磁偏轉(zhuǎn)4. 加速場對電子所做的功等于電子動能的增量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，則電子偏轉(zhuǎn)的軌道半徑為在偏轉(zhuǎn)角較小時，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)系為實驗中的外加橫向磁場由一對載流線圈產(chǎn)生，其大小為，式中為真空中的磁導(dǎo)率，為單位長度線圈的匝數(shù)，為線圈中的激勵電流，為線圈產(chǎn)生磁場公式的修正系數(shù)。由此有當(dāng)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：4、磁聚焦在示波管外套一個同軸的螺線管，當(dāng)

5、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(rèn)為內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場。電子進(jìn)入勻強(qiáng)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。由于勻速圓周運動周期與垂直無關(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：5、電子荷質(zhì)比的測量從前面的討論可知，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)，故有即有可見電子在勻強(qiáng)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(dǎo)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

6、T后，在相同的地方聚焦。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：3、 實驗儀器：DZS-D電子束實驗儀、導(dǎo)線四、實驗內(nèi)容和步驟：1.電偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)陽極電壓旋鈕，取U2=700V，用數(shù)字多用表電壓檔分別測量D=+-5、+-10、+-15、+-20時的Ud，再取U2=900V重復(fù)試驗。2. 磁偏轉(zhuǎn)取U2=700V，用多用表的mA擋測量磁偏電流I，記錄D=5/10/15/20mm時的磁偏電流值，然后改變方向再測。再取U2=900v，重復(fù)測量。3. 磁聚焦和電子荷質(zhì)比的測量吧直流穩(wěn)壓電源的輸出端接到勵磁電流，電流值調(diào)到0，

7、開關(guān)置于“比荷”位置，陽極電壓調(diào)到700V，逐漸增大勵磁電流使得出現(xiàn)一個亮點，讀出電流值，電流調(diào)回到0，電流反向進(jìn)行相同測量。再用800V/900V/1000V重復(fù)測量并記錄。五、實驗數(shù)據(jù)與處理：1.電偏轉(zhuǎn)D（mm）20151050-5-10-15-20Ud（V）700V-19.40-15.10-10.84-7.3604.4310.1415.0420.48900V-23.93-17.40-12.34-5.3504.7611.2120.7624.19靈敏度為2.磁偏轉(zhuǎn)D（mm）20151050-5-10-15-20I（mA）700V84.3 65.145.321.40-22.8-40.5-59.0-78.4900V94.373.048.532.70-20.2-39.6-62.3-92.5靈敏度為=0.2247mm/mA3. 磁聚焦和電子荷質(zhì)比的測量 700V800V900V1000VI正1.401.531.661.76I反1.441.521.641.72I平1.421.5251.651.74e/m1.*10111.*10111.*10111.*