实验报告--磁聚焦法测定电子荷质比.docx

实验报告姓 名:张伟楠 班 级:F 学 号:实验成绩:同组姓名: 实验日期: 指导老师: 批阅日期:磁聚焦法测定电子荷质比【实验目的】学习测量电子荷质比的方法;了解带电粒子在电磁场中的运动规律及磁聚焦原理。【实验原理】示波管本实验所用的8SJ31型示波管由阴极K、栅极G、加速电极、第一阳极A1和第二阳极A2、X向偏转板Dx、Y向偏转板Dy组成。电子射线的磁聚焦原理(偏转电场为零),使在电子射线前进的方向产生一个均匀磁场,,受到洛仑兹力F的作用(1)当v和B平行时,F等于零,电子的运动不受磁场的影响,,力F垂直于速度v和磁感应强度B,,即(2)电子运动轨道的半径为:          (3)电子绕圆一周所需的时间(周期)T为       (4) 从(3)、(4)两式可见,周期T和电子速度v无关,,,电子束呈圆锥形向荧光屏运动,如电子速度v和磁感应强度B之间成一夹角,此时可将v分解为与B平行的轴向速度v//(v//=vcosq)和与B垂直的径向速度v┴(v┴=vsinq).v//使电子沿轴方向作匀速运动,而v┴在洛仑兹力的作用下使电子绕轴作圆周运动,合成的电子轨迹为一螺旋线,其螺距为(5)对于从第一聚焦点F1出发的不同电子,虽然径向速度v┴不同,所走的圆半径R也不同,但只要轴向速度v//相等,并选择合适的轴向速度v//和磁感应强度B(改变v的大小,可通过调节加速电压Ua;改变B的大小可调节螺线管中的励磁电流I),使电子在经过的路程l中恰好包含有整数个螺距h,这时电子射线又将会聚于一点,这就是电子射线的磁聚焦原理. 零电场法测定电子荷质比因为q很小,可以近似认为电子在均匀磁场中运动时,具有相同的轴向速度v//=2eUam,由前述原理,通过改变励磁电流I,可以改变螺距h=2πmeB2eUam,而增大B,使电子在磁场作用下旋转2周、3周后聚焦在荧光屏上。而考虑有限长螺线管轴线中点的磁感应强度后,可得到em=kUaI2(c/kg),其中k=n2(L2+D2)2l2N2×1014,其中L为螺线管长度,D为螺线管直径,l为F1与光屏之间的距离,N为螺线管总匝数。实际实验时,为了降低误差,将第二次,第三次聚焦时的励磁电流折算成第一次聚焦的平均励磁电流I,即平均值I=I1+I2+I31+2+3。而为了抵消地磁场对实际测量造成的影响,每次测量均需改变螺线管磁场方向取得两组数据后取均值。电场偏转法测定电子荷质比在示波管的X偏转板上加以交流电压,使电子获得偏转速度Vx,螺线管未通电流时,因电子偏转在荧光屏上出现一条亮线。接通励磁电流后,电子沿不同螺旋线运动,亮线开始转动,转过角度π时,电子汇聚到一点,故可以获得电子荷质比em=8Ual2θB2=cUal2,其中θ是亮线转过的角度。而l不明确,故而使用X偏转板的中间位置和后沿到荧光屏的距离分别进行计算。【实验数