电子在电磁场中的运动规律-实验报告.docx

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。假设在某个平行板间加上电压U，板间距离为d，那么板间电场〔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,那么射出平行板时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〕，假设平行板间没有电压，可在荧光屏上得到一小亮点。假设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。假设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±2
L=
D=
螺距h=
实验仪器
DH4521电子束测试仪
实验步骤
开启电源，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，使光点到达最正确聚焦效果，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