电子束地偏转与聚焦实验资料报告材料.docx

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大学物理实验报告
课程名称： 普通物理实验（2）
实验名称：电子束的偏转与聚焦
学院：专业班级：
学生：学号：
实验地点：座位号：子流通过Y后就获得一个与管轴垂直分量。如暂不考虑电子轴向速度分量v//的影响，则电子在磁场的洛伦兹力F的作用下（该力与垂直），在垂直于轴线的平面上作圆周运动，即该力起着向心力的作用，F=eB=m/R，由此可得到电子运动的轨道半径，越大轨道半径亦越大，电子运动一周所需要的时间（即周期）为
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（10）
这说明电子的旋转周期与轨道半径及速率无关。若再考虑v//的存在，电子的运动轨迹应为一螺旋线。在一个周期，电子前进距离（称螺距）为
（11）
由于不同时刻电子速度的垂直分量度不同，故在磁场的作用下，各电子将沿不同半径的螺线前进。然而，由于他们速度的平行分量v//均相同，所以电子在做螺线运动时，它们从同一点出发，尽管各个电子的各不相同，但经过一个周期后，它们又会在距离出发点相距一个螺距的地方重新相遇，这就是磁聚焦的基本原理。由式（11）可得
（12）
长直螺线管的磁感性强度B，可以由下式计算：
（13）
将式（13）代入式（12），可得电子荷质比为：
（14）
（15）
式中（16）
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实验容：
（1）开启电子束实验仪电源开关
将“电子束—荷质比”选择开关打向“电子束”位置，面板上一切可调旋钮都旋至中部，此时在荧光屏上能看到一亮斑。适当调节辉度，并调节聚焦，使屏上光点聚成一圆点。（注：光点不能太亮，以免烧坏荧光屏）
（2）光点调零
X 轴调节调节“X 轴调节”和“X 轴调零”旋钮，使光点位于X轴的中心圆点，且左、右偏转的最大距离都接近于满格。Y 轴调节用数字万能表电压档接近于“Y 偏电压表”+、－两端，缓慢调节“Y 轴调节”旋钮使数字万能表读数为0，然后调节“Y 轴调零”旋钮使光点位于Y 轴的中心原点。
（3）测量D随Ud的变化
调节阳极电压旋钮，取定阳极电压U2=750V，用数字万能表分别测出D=±5、±10、±15、±20mm时的Ud（垂直电压）值列表记录。 再取U2=900V，再测D为上述值时的Ud值记录表中。
（4）测量偏转量D随磁偏转电流I的变化
使亮光点回到Y 轴的中心原点，取U2=750V，用数字万用表的mA档测量磁偏转电流。列表记录D=5、10、15、20mm时的磁偏转电流值，然后改变磁偏转电流方向，再测D=-5、-10、-15、-20mm时的磁偏转电流值。再取U2=900V，重复前面的测量。
（5）电子荷质比em的测量
把直流稳压电源的输出端接到励磁电流的接线柱上，电流值调到0，将“电子束—荷质比”开关置于“荷质比”位置，此时荧光屏上出现一条直线，阳极电压调到700V。此时若线较暗，则可将“辉度”旋钮顺时针增大至刚好能看清竖直亮线为止；在增大“阳极电压”至1000V 位置。若能达到1000V 位置，则可固定“辉度”旋钮，开始正式测量。逐渐加大励磁电流使荧光屏上的直线一边旋
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转一边缩短，直到变成一个小亮点，读取电流值，然后将将电流调回零。再将电流换向开关板到另一方，重新从零开始增加电流使屏上直线反方向旋转缩短，直到再得到一个小亮点，读取电流值。取其平均值，以消除地磁等的影响。改变阳极电压为800V,900V,1000V,重复上述步骤。
实验数据及数据分析处理：
1、电偏转
750V
Ud/V
-
0
D/mm
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
900V
Ud/V
0
D/mm
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
绘制D-Ud图:
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当阳极电压为750V，电偏转灵敏度D/Ud=×10-2m/V；
当阳极电压为900V，电偏转灵敏度D/Ud=×10-3m/V。
结论: Ud与电偏转灵敏度为线性关系，且阳极电压越高,电偏转灵敏度越高。
2、磁偏转
750V
I/mA
0
D/mm
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
900V
I/mA
0
D/mm
20
15
10
5
0