電子荷質(zhì)比實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)題目：電子荷質(zhì)比實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定電子的荷質(zhì)比實(shí)驗(yàn)儀器：細(xì)電子束管；亥姆霍茲線圈及測(cè)量設(shè)備；萬用表兩塊；電子束管電壓源(DC power supply 0- 500V);直流電流/電壓電源(DC power supply 0-16V ； 5A).相關(guān)術(shù)語：荷質(zhì)比；電子束；洛倫茲力實(shí)驗(yàn)原理： 電子質(zhì)量的直接測(cè)出較難，相比之下，電子的荷質(zhì)比的測(cè)量要 容易的多， 故測(cè)出荷質(zhì)比后，根據(jù)電量，推算出電子的質(zhì)量。在實(shí)驗(yàn)中，細(xì)電子束管中的電子通過一個(gè) 電位差而得到速度由于亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)療垂直于電子的運(yùn)動(dòng)方向，故洛倫茲力 成為向心力使電子做半徑為廠的圓周運(yùn)動(dòng)。可推算出計(jì)算公式為：二二。亥姆霍茲線圈 對(duì)

2、中的磁場(chǎng)B與電流/成rn Bte線性關(guān)系，即B = kl,實(shí)驗(yàn)中巳給出該亥姆霍茲線圈3與/的對(duì)應(yīng)數(shù)值表，可以 此得到k值， 最終算出荷質(zhì)比。圖1實(shí)圖2電臉裝撤 M子荷質(zhì)實(shí)驗(yàn)步驟：電源關(guān)閉，電位器左旋至鎖住位置。亥姆霍茲線圈與電流表串聯(lián)，電流表放在10ADC檔。開啟向電子束管供電的管電壓源，將加速電壓調(diào)到300V,預(yù)熱5min,電子束開始射出，在 0-10V間調(diào)整聚焦電壓，對(duì)電子束進(jìn)行聚焦，最終使電子束狹窄，清晰，邊界清楚。調(diào)整直流電壓16V,電流5A。打開亥姆霍茲線圈的直流電流/電壓電源，調(diào)整輸出電流，使電子束偏轉(zhuǎn)形成一個(gè)封閉的 圓形軌跡，微調(diào)聚焦電壓，使圖像更清晰。移動(dòng)左滑塊，使其內(nèi)側(cè)、鏡中

3、的像和電子束的出射口在一條直線上；移動(dòng)右滑塊，使其 內(nèi)側(cè)與鏡子中的像對(duì)齊。調(diào)整亥姆霍茲線圈中的電流或移動(dòng)右滑塊，使電子軌跡與兩滑 塊內(nèi)側(cè)相切，則兩滑塊內(nèi)側(cè)距離即為電子束直徑。6.將加速電壓每隔10V逐步減到140V,調(diào)整勵(lì)磁線圈電流，使電子束軌跡始終保持8cm, 記下每組加速電壓和線圈電流值。由加速電壓，線圈電流繪出U =求出斜率a。根據(jù)給定的亥姆霍茲線圈的療與/的關(guān)系，得到比例系數(shù)算出電子荷質(zhì)比。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理：1.由加速電壓線圈電流繪出1.由加速電壓線圈電流繪出U = f(l2),求出斜率aY = A + B*X PaiameteiValue38.93204Y = A + B*X Pa

4、iameteiValue38.9320474.12832Enor3.437961.35724SDR0.9975 3.68657N17SDR0.9975 3.68657N17P0.0001A 67 = 74.12832V/A2不確定度分析:u/vU2/V2I2/A2I4/A4UI2/VA21300.790420.493.610013.032100001085.527002289.583810.253.459611.968832161001.554203279.478064.363.276110.73283121915342344270.873332.643.09769.59512576838.8

5、30085259.667392.162.89008.35210000750.244006250.862900.642.78897.77796321699.456127240.257696.042.65697.05911761638.187388230.853268.642.56006.55360000590.848009221.048841.002.43365.92240896537.8256010209.543890.252.31045.33794816484.0288011199.839920.042.16094.66948881431.7478212190.636328.362.0449

6、47579413180.532580.251.90443.62673936343.7442014170.929206.811.76893.129007213023050115160.225664.041.66412.76922881266.5888216149.522350.251.53762.36421376229.8712017140.319684.091.41612.00533921198.67883平均220.2450902.9592.445886.416332955570.855138UI2-U-I2570.85138-220.24x2.44588J(509

7、02.959 220.24)(6.4163329552.44588,)32 1707688 = 0.99736332.2558260.9973631T=3.52996x1()7. Sa =74.12832 x 3.52996 xlO4 =2.6167 xW2I/AB/mT0.50.3510.65I/AB/mT0.50.3510.651.50.9821.342.51.6232.052.根據(jù)給定的亥姆霍茲線圈的B與/的關(guān)系，得到比例系數(shù)作圖得：Y = A + B*X TOC o 1-5 h z Parameter Value 6 00001l/A-0.0120.034550.672570.0177

8、4R SD N P a” 2.0 一91,6 -E/jrt技- it/CQ . 1 ；0 -0 8 -0.6 -0.4 - W 1*1p 1*1p 1r 10-51.0152.02.S3.00.99861 0.03711R = 0 67257m7V4不確定度分析:I/Ar/A2B/mTB2/mT2IB/AmT10.50. 250.350. 12250. 1752110.650. 42250. 6531.52. 250.980. 96041.474241.341. 79562. 6852.56. 251.622. 62444. 056392.054. 20256. 15平均1. 753. 782

9、1. 1651. 687982. 5292TB-tB_2.5292-1,75x1.165J(3782-1.75)(168798-1165)5, = 1.005370.67257 x=0.0516094=0.051609440.490450.48783 = (0. 670. 03?77 力 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark85 o Current Document e 2U 2 U 1 2a2x74.12832=2.0484 x 10tne B2r r2 I2 k2 r2k2 (0.04)2 x(0.67257 )2 xlO6 HYPERLINK l book

10、mark88 o Current Document I cc=(*)2+( a)2 -J4x(0.0516094 )2 +(3.52996 xlO4)2 -0.1032192V kaA U =2.0484 xlOnx 0.1032192 = 2.11342 xlO10人=(2.048 0.21)xlOnC/A相對(duì)誤差為1.7588 x102.0484 x101.7588 x102.0484 x101.7588 xlO11x100%誤差分析：此次實(shí)驗(yàn)誤差較大，分析實(shí)驗(yàn)過程，我認(rèn)為誤差主要出現(xiàn)在:該實(shí)驗(yàn)只對(duì)單個(gè)電子束環(huán)的半徑進(jìn)行單次測(cè)量，而聚焦電子束并不能將電子束聚焦的 十分清晰，當(dāng)讀取時(shí)，稍有差

11、距就會(huì)造成較大的單次誤差，從而使得斜率誤差偏大.在觀察時(shí)，滑塊與其鏡像的重疊需要透過圓形的玻璃電子束管，光線透過，可能會(huì)產(chǎn) 生位移.由于是由兩人輪流讀數(shù)，每個(gè)人對(duì)相切的標(biāo)準(zhǔn)不同，則估計(jì)誤差也不同.勵(lì)磁線圈電流的調(diào)節(jié)旋扭靈敏度不高，在小范圍內(nèi)微調(diào)時(shí)數(shù)值不穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)思考：J I I - - E1 -另一種測(cè)量荷質(zhì)比留方法一電子射線的磁聚焦原理燹光屏如圖，由一電子發(fā)射器發(fā)出自由電子，經(jīng)過加速器加速形成電子流，再經(jīng)過速度選擇器，只留下某一速度的電子。此時(shí)使戾=0，則電子流熒光屏P點(diǎn)處 有光斑。在均勻磁場(chǎng)療中以速度運(yùn)動(dòng)的電子，受到洛侖茲力F的作用F = -evxB當(dāng)y和萬平行 o時(shí)，尸等于零，電子的運(yùn)動(dòng)不受z茲場(chǎng)的影響，仍以原來的速度叫作勻速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)和巧垂直時(shí)，力尸垂直于速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度療，電子在垂直于B的平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。F = evB = m R電子運(yùn)動(dòng)軌道的半徑為：/?=-T =eBT =電子2加？ 2加eB繞一 周所 周期T和電子速度口無關(guān)，即在均勻磁場(chǎng)中不同速度的電子繞圓一周所需的 若電子速度口和磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間成一夾角，此時(shí)可將分解為與療平行的軸向 速度= vcos0和與0垂直的徑向速度y (v =vsiiiA)，比?使電子沿軸方向 作勻速運(yùn)動(dòng)，而”在 洛侖茲力的作用下使電子繞軸作圓周運(yùn)動(dòng)，合成的電子軌跡