电子荷质比的测定(实验报告).doc

大学物理实验报告
实验名称磁聚焦法测电子荷质比
实验日期 2010-04-24
实验人员袁淳(200902120406)

【实验目的】
了解电子在电场和磁场中的运动规律。
学习用磁聚焦法测量电子的荷质比。
通过本实验加深对洛伦兹力的认识。
【实验仪器】
FB710电子荷质比测定仪。
【实验原理】
当螺线管通有直流电时,螺线管内产生磁场,其磁感应强度B的方向,沿着螺线管的方向。电子在磁场中运动,其运动方向如果同磁场方向平行,则电子不受任何影响;如果电子运动力向与磁场方向垂直,则电子要受到洛伦兹力的作用,所受洛伦兹力为:

将运动速度分解成与磁感应强度平行的速度和与磁感应强度垂直的速度。不受洛伦兹力的影响,继续沿轴线做匀速直线运动。在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,其方程为:

则
由阴极发射的电子,在加速电压U的作用下获得了动能,根据动能定理,
则
保持加速电压U不变,通过改变偏转电流I,产生不同大小磁场,保证电子束与磁场严格垂直,进而测量电子束的圆轨迹半径r,就能测量电子的值。
螺线管中磁感应强度的计算公式以表示,式中=4×10-7H/m。N是螺线管的总匝数=130匝; R为螺线管的平均半径=158mm。得到最终式:

测出与U与I相应的电子束半径r,即可求得电子的荷质比。
【实验步骤】
接通电子荷质比测定仪的电源,使加速电压定于120V,至能观察到翠绿色的电子束后,降至100V;
改变偏转电流使电子束形成封闭的圆,缓慢调节聚焦电压使电子束明亮,缓慢改变电流观察电子束大小和偏转的变化;
调节电压和电流,产生一个明亮的电子圆环;
调节仪器后线圈的反光镜的位置以方便观察;
移动滑动标尺,使黑白分界的中心刻度线对准电子枪口与反射镜中的像,采用三点一直线的方法分别测出电子圆左右端点S0和S1,并记录下对应的电压值U和电流值I。
根据得到电子圆的半径,代入最终式求出;
改变U、I得到多组结果,求出平均值,与标准值进行比较,求出相对误差E
【实验数据】标准值=×1011 (C/kg)
电压U(V)
电流I(A)
标尺读数
电子束半径r(mm)
(mm)
荷质比
(1011 C/kg)
荷质比
(1011 C/kg)
相对误差E
S0(mm)
S1(mm)
1
110







%
2



3



4
105