电子束聚焦与电子荷质比的测量实验报告.doc

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选做实验2 电子束聚焦与电子荷质比的测量
电子电量e和电子静质量m的比值e／m称为电子的荷质比，又称电子比荷。，它比电解中的单价氢离子的荷质比约大2000倍，从而发现了比氢原子更小的组成原子的物质单元，定名为电子。 ×1011库仑／千克，根据测定电子的电荷，可确定电子的质量。
（快速运动的电子束）的荷质比，发现e／m随速度增大而减小。这是电荷不变质量随速度增加而增大的表现，与狭义相对论质速关系一致，是狭义相对论实验基础之一。
[实验目的]
一、加深电子在电场和磁场中运动规律的理解；
二、了解电子束磁聚焦的基本原理；
三、学习用磁聚焦法测定电子荷质比e／m的值。
[实验原理]
一、示波管
示波管是电子束试验仪和示波器的主要部分，其结构图1
见图1，它由三部分组成：
（1）电子枪：它发射电子，把电子加速到一定速度，并聚焦成电子束。
（2）由两对金属板组成的电子束偏转系统。
（3）在电子管末端的荧光屏，用来显示电子的轰击点。所有这些部件都封在一个抽成真空的玻璃圆管。一般管的真空度为10-4Pa，这样可以使电子通过管子的过程中几乎不与气体分子碰撞。
阴极K是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，是电子源，经灯丝加热后温度上升，一部分电子作逸出功后脱离金属表面成为自由电子。自由电子在外电场作用下形成电子流。栅极G为顶端开有小孔的圆筒，套在阴极之外，其电位比阴极低（-5V至-20V），使阴极发射出来具有一定初速的电子，通过栅极和阴极间的电场时减速。初速大的电子可以穿过栅极顶端小孔射向荧光屏，初速小的电子则被电场排斥返回阴极。如果栅极所加电位足够低，可使全部电子返回阴极。这样，调节栅极电位就能控制射向荧光屏的电子射线密度，即控制荧光屏上光点的亮度，这就是亮度调节，记符号为“¤”。
为了使电子以较大的速度打在荧光屏上，使荧光物质发光亮些，在栅极之后装有加速电极。加速电极是一个长形金属圆筒，筒装有具有同轴中心孔的金属膜片，用于阻挡离开轴线的电子，使电子射线具有较细的截面。加速电极之后是第一阳极A1和第二阳极A2。第二阳极通常和加速电极相连，而第一阳极相对阴极的电压一般为几百伏特。这三个电极所形成的电场，除对阴极发射的电子进行加速外，并使之会聚成很细的电子射线，这种作用称为聚用。改变第一阳极的电压，可以改变电场分布，使电子射线在荧光屏上聚焦成细小的光点，这就是聚焦调节，记符号为“⊙”。当然，改变第二阳极的电压，也会改变电场分布，从而进一步改变电子射线在荧光屏上聚焦的好坏，这是辅助聚焦调节，记符号为“○”。
为了使电子射线能够达到荧光屏上的任何一点，必须使电子射线在两个互相垂直的方向上都能偏转，这种偏转可以用静电场或者磁场来实现。一般示波管采用静电场使电子射线偏转，称静电偏转。静电偏转所需要的电场，由两对互相垂直的偏转板提供。其中一对能使电子射线在X方向偏转，称X向偏转板Dx。另一对能使电子射线在Y方向偏转，称Y向偏转板Dy。

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二、电聚焦原理
从示