电子在电磁场中的运动规律-实验报告.docx

--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________电子在电磁场中的运动规律-实验报告电子在电磁场中的运动特性研究实验目的测试电偏转测试磁偏转测试电聚焦测试磁聚焦二、实验原理(一)电偏转电子从阴极发射出来后,受阳极作用而加速。如果电子逸出阴极时的初始动能可以忽略不计,那么它从射出时的动能就由下式确定:v=2eU2m过阳极A2的电子以v的速度进入两个分别平行的平行板电容器间。若在某个平行板间加上电压U,板间距离为d,则板间电场(近似视为匀强电场)E=Ud。设电子速度方向为z,电场方向为Y轴,平行板正中央为x轴。初,vz=v;vy=0;电子通过板所需时间为t=lv;电子在平行板间加速度为ay=-eEm,则射出平行板时y方向上位移y1=12ayt2=…=Ul24U2d速度Vy=ayt,Vx=v,tanθ=VyVx=Ul2U2d又由图知,D=y1+Ltanθ所以D=12UlU2d(l2+L)(二)电聚焦聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上电位不同,在他们之间形成了弯曲的等位面,电力线。这样就使电子束的路径发生弯曲,这样的组合称为电子透镜。改变等位面的弯曲程度,可以改变聚焦的位置。(三)磁偏转同(一),电子飞出加速电场后,在匀强磁场中受洛伦兹力F=evB,速度大小不变,方向变化。电子做匀速圆周运动evB=mV2R,R=mveB。电子离开磁场后直射荧光屏。(四)磁聚焦和电子荷质比同(一),若平行板间没有电压,可在荧光屏上得到一小亮点。若给其中一对偏转板加上交变电压,电子将获得垂直于轴向的分速度Vy。若加上一平行于轴向的磁场B,平行轴向分速度Vx不产生洛伦兹力,所以F洛=eVyB,这个力使电子在前进的过程中在垂直于轴向的平面做圆周运动,周期T=2πRVy=2πmeB。最终轨迹为一螺线,螺距h=VxT=2πB2mU2e。由上两式可发现,T、h均与Vy无关。从同一点出发的电子会在一个周期后距出发点一个螺距的地方相遇。由上式得,荷质比em=8πU2h2B2此实验所用长直螺线管的磁感应强度B可由下式计算:B=μNIL2+D2所以,em=8π2U2(L2+D2)/(μNIh)μ=4π*10-7亨/米N=526±2L===,适当调节辉度、聚焦,使屏上光点聚成一细点。光点调零。在“X(或Y)调节”处调节,先使电压表示数为零,然后调节调零旋钮,使光点位于中心点。电偏转:测量偏转量D随偏转电压U的变化。给定阳极电压U2,改变偏转电压,测量一组数据,再改变U2,测量另一组数据。先测Y轴,再测X轴上的,并求电偏转灵敏度D/Ud。电聚焦:固定阳极电压U2,调节对应聚焦旋钮,使光点达到最佳聚焦效果,读出聚焦电压U1,再改变阳极电压重新测量。计算U2/U1。磁偏转:给定U2,测量偏转量D与偏转电流I的变化。将磁偏转电流输出与输入相连。调节电流改变D。再改变U2,再测数据。求灵敏度D/I,并解释为什么U2不同,灵敏度不同?磁聚焦:将“电子束-荷质比”打至荷质比,U2调至700V。将励磁电流调节旋钮逆时针调节到头,并将励磁电流输入与输出相连。电流换向开关打向正向,调节输出调节旋钮,