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电子束的电偏转与磁偏转
【实验原理】1、电子示波管
实验中所采用的电子示波管型号是8SJ45J况是在空间放置两块平行板，在其上加偏转电压U,电子射线经加速极后以速度V由x方向射入，偏转电场E与y轴平行，垂直于入射电子的方向。如图2电子进入电场后，受到y方向的作用力-eE(e是电子电荷，负号表示电子带负电)使电子运动轨道发生偏转，下面讨论电偏转遵从的规律。为简单起见，我们假设偏转电场E在线段l(l为偏转板长度)的界限内是均匀的，E=U/D(D为两偏转板之间的距离)，而在这界限之外，电场为零，以下将证明在界限l内电子将按抛物线运动，而在这界线之外，电场为零，电子不受力，电子将作匀速直线运动。
设t=0时，电子由坐标原点O处进入，此时电子速度为v，因为v与x轴平行，所以:
V=V，V=0。
xy
而电场E在y方向上，电子在x方向不受力，所以在x方向上电子作匀速运动，位移与时间的关系为
x=v-1(1)
在y方向上，电子初速度0,受电场的作用力为-eE,电子作初速度为零的匀加速运动,加速度
eE
a=—
ym
m为电子质量，a与E方向相反，与y轴方向一致。y方向上位移与时间的关系为:
y
1 eE
y=a12=12
2 y2m
(3)
由(1)、(3)两式消去t即得:
1eEx2y=2云
(4)
(4)式表明在界限/内电子运动轨迹为一抛物线。设进入偏转场之前，使电子加速的加速
极上的电压为v2,加速场对电子所作的功等于电子的动能，所以:
1“
mv2=eV
22
代入(4)式得:
1Ex2U
y==x2
4V4VD
22
在X二l处，对(5)式求微商，即给出电子离开偏转系统时电子运动轨迹与x轴所成偏转角0/2的正切：
dx丿
厶i
2VD
2
(6)
设偏转电极中心到荧光屏距离为L，电子在荧光屏上的偏离为S，则:
tg°-S
2L
代入⑹式即得:
—L2V2D
由上式可知，荧光屏上电子束的偏转距离S与偏转电压U成正比，与加速电压v2成反比,由于上式中的其它量是与示波管结构有关的常数故可写成：
图5磁偏转
ke为电偏常数。可见，当加速电压v2一定时，偏转距离与偏转电压呈线性关系。为了反映电偏转的灵敏程度，定义
(10)
5———k(丄)
电UeV
25电称为电偏转灵敏度，单位为毫米/伏。5电越大，表示电偏转系统的灵敏度越高。
3、磁偏转原理磁偏转原理如图5所示。通常在示波管的电子枪和荧光屏之间加上一均匀横向偏转磁场，假定在l范围内是均匀的，在其它范围都为零。当电子以速度v沿Z方向垂直射入磁场
B时，将受到洛仑磁力的作用在均匀磁场B内电子作匀速圆周运动，轨道半径为R电子穿出磁场后，将沿切线方向作匀速直线运动，最后打在荧光屏上，由牛顿第二定律得V2
f—evB—mR
r—mv或eB
电子离开磁场区域与Z轴偏斜了0角度，由图5中的几何关系得lleB
sm0—Rmv
电子束离开磁场区域时，距离Z轴的大小Q是mv
a—R一Rcos0—R(1一cos0)—(1一cos0)
eB