电子在电磁场中的运动规律实验报告记录

1、电子在电磁场中的运动规律实 验报告记录作者:日期:电子在电磁场中的运动特性研究一、实验目的1、测试电偏转2、测试磁偏转3、测试电聚焦4、测试磁聚焦、实验原理(-）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1 2能可以忽略不计，那么它从 A2射出时的动能就由下式确定：-mil = eV2Gi G2AiAz V2 图2电千枪电极结构囲过阳极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。若在某个平行板间 加上电压U，板间距离为d，则板间电场（近似视为匀强电场）-。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=O；电子通过板所需

2、时间为 th；电子在平行板间加速度为,则射出平行板时y方向上位移yi =速度，一又由图知，D=yi+Lta n B所以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ffl M4-3电子束磁偏转原理曲，速度大小不变，方同（一），电子飞出加速电场后，在匀强磁场中受洛伦兹力向变化。电子做匀速圆周运动。电子离开磁场后直射荧光屏。（四）磁聚焦和电子荷质比同（一），若平行板间没有电压，可在荧光屏上得到一小亮点。若给其中一对偏转板加上交变

3、电压，电子将获得垂直于轴向的分速度Vy。若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。最终轨迹为一螺线，螺距 h=VxT 。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，荷质比此实验所用长直螺线管的磁感应强度B可由下式计算:所以，=4 n *10 7 亨 / 米N=526土 2L=0.234mD=0.09m螺距 h=0.145m三、实验仪器DH4521电子束测试仪四、实验步骤1、开启电源，适当调节辉度、聚焦，使屏上光点聚成一细点。2、

4、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。3、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。4、 电聚焦：固定阳极电压U2,调节对应聚焦旋钮，使光点达到最佳聚焦效果，读出聚焦电压U1，再改变阳极电压重新测量。计算U2/U1。5、 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。 调节电流改变 D。再改变U2，再测数据。求灵敏度 D/I，并解释为什么 U2不同，灵敏 度不同？6、 磁聚

5、焦：将“电子束-荷质比”打至荷质比，U2调至700V。将励磁电流调节旋钮逆时针 调节到头，并将励磁电流输入与输出相连。电流换向开关打向正向，调节输出调节旋钮，加大电流，直至荧光屏上直线一边旋转一边缩短至一个小光点，读取电流值I正。再将开关打至反向，同理得 I反。再改变U2重复上述步骤。测出荷质比 e/m。五、数据记录与处理（一）电偏转Dx (mr)4812162022252730Ud (600V)3.36.61013.316.317.920.221.824Ud (700V)3.77.611.415.218.720.623.425.227.7Dy (mr)3610131620232630Ud (

6、600V)3.97.813.317.421.627.73235.640.7Ud (700V)4.79.515.720.525.231.835.940.846.9y = 1.2552X - 0.382R2= 0.9996y = 1.0812X - 0.2186R2= QM) Ud ( 700V)线性(Ud (600V)线性(Ud (700V)灵敏度 600V 时为 1.25mm/V , 700V 时为 1.08mm/V。y = 0.7218X + 0.2937R2= 0.9994y = 0.6392X - 0.0727R2= 0.9999.Ud ( 600V) Ud ( 700V)线性(Ud (

7、600V)线性(Ud (700V)灵敏度 600V 时为 0.722mm/V , 700V 时为 0.639mm/V。U26007008009001000U1140164184202219平均:U2/U14.294.274.354.464.574.38D (mml(600V)2342598010101121221414216161l(700V)21466588111132151174灵敏度 600V 时为 0.1005m/A , 700V 时为 0.0925m/A。18180195（三）磁偏转（四）磁聚焦I励V阳(V)7008009001000I正1.521.61.71.78I反1.591.7

8、1.751.89I平均1.5551.651.7251.835e/m (C/kg)1.56404E+111.58756E+111.63408E+111.60449E+11平均值：1.59754E+11 ( C/kg)标准值：e/m=1.76E+11 (C/kg)百分差E=10%六、实验结论与误差分析1、 理论上，阳极电压越大，粒子进入偏转板速度越大，在y方向上加速时间越短，所以偏 转量越小。因而电偏转中，电压越低，偏转灵敏度越高。图像比较符合理论，误差为偶然误差，读数偏差。2、电聚焦中，比例约为 4.4。图像比较不符合理论，截距太大，可能原因：1、低电压时读数不准、偏大； 2、仪器故障。3、磁偏转中，阳极电