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电子束测荷质比实验
篇一：电子束(荷质比)试验
电子束（荷质比）试验
测量物理学方面的一些常数（例如光在真空中的速度c,阿伏加德罗常数N，电子电荷e,电子的静止质量m ）是物理学试验的重要任务之一，而且测量

?电称为电偏转灵敏度，单位为毫米/伏。?电越大，表示电偏转系统的灵敏度越高。
2、磁偏转：电子束+横向磁场
（1）讨论横向磁场对电子束的偏转，测量磁偏转灵敏度并得出它和加速电压平方根成反比的规律。运动的电子在磁场中要受到洛仑兹力的作用，所受力为 F?qv?B （6）
可见洛仑兹力的方向始终与电子运动的方向垂直，所以洛仑兹力对运动的电子不作功，但它要转变电
子的运动方向。本试验将要观看和讨论电子束在与之垂直的磁场作用下的偏转状况。为简洁起见，设磁场是匀称的，磁感应强度为B，在匀称磁场中电子的速度v与磁场B垂直，电子在洛仑兹力的作用下作圆周运动。洛仑兹力就是电子作圆周运动的向心力。电子离开磁场区域后，由于磁场为零，电子不再受任何力的作用，应作直线运动。由图六可知
?lleB
? tg? （7）
2
R
?s?L?tg
?
2


?
mvleBmv
L （8）
图3 图 4
设电子进入磁场前加速电压为V2，则加速电场对电子作的功全部转变成电子的动能有
12
mv?eV2（9）
2
s?lBL
e2mV2
（10）
假如磁场是由螺线管产生的，由于螺线管内的B=?0nI，其中n是单位长度线圈的圈数，I是通过线圈的电流，所以
s??0nIlL
e2mV2
?
sI
（磁偏转灵敏度）=
?0（11）


可见位移S与磁场电流I成正比，而与加速电压的平方根成反比，这与静电场的状况不同。而磁偏转灵敏度为位移与磁场电流之比，则磁偏转灵敏度与加速电压的平方根成反比。
（2）利用电子束在地磁场中的偏转测量地球磁场（即地磁水平重量的测量）。
在做“电子束的加速和电偏转”试验中，在偏转电压Vd为零的状况下将光点调整到坐标原点在转变加速电压V2时，虽然没有外加偏转电压，但光点的位置已经偏离了原点。讨论发觉，光点的偏移位置与试验仪摆放的位置有关，是否是地磁场的存在导致了这种现象呢?借助罗盘与指南针，找到示波管与地磁场水平重量相平行的方位，再次转变加速电压，发觉光点保持在原点位置不变，看来地磁场是造成光点位置转变的重要缘由之一。下面介绍用电子束试验仪来测地磁场的水平重量。
电子从电子枪放射出来时，其速度v由式(9)关系式打算
12
mv?eV2
2
由于电子束所受重力远远小于洛仑兹力，忽视重力因素，电子在磁场力影响下作圆弧运动，如图7所示，圆弧的半径只可由向心力求出
R?
mveB


电子在磁场中沿弧线打到荧光屏上一点，这一点相对于没有偏转的电子束的位置移动了距离D
D?R?Rcos??R(1?cos?)?
mveB
(1?cos?)（12）
由于偏转角θ很小，近似可写为
sin???,cos??1?
?
2
2
（13）
代入式(12)得
D?
mv?
2
eB2
?
mvsin?eB
2
2


（14）
如图4所示有
sin??
所以
lR
2
?