电子在电磁场中的运动规律 实验报告

1、图压电子在电场中的运动荧光屏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A射出时的动能就由下式确定：1mv2eVv=22z2GiG2AlAtR8VcVBViV22电子枪电极结构團过阳极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）E=匕d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上=丄；zyv电

2、子在平行板间加速度为ay年则射出平行板时y方向上位移y1=1UH速度叮心=tan=f=爲又由图知，D=y1+Ltan0所以二）电聚焦等位面VA2闺3-14-2皑子束电菠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）磁偏转閤3-14-2电子束磯循转原理閤同（一），电子飞出加速电场后，在匀强磁场中受洛伦兹力7=evB,速度大小不变，方向变化。电子做匀速圆周运动evB=,R=沁。ReB电子离开磁场后直射荧光屏。（四）磁聚焦和电子荷质比同（一）

3、，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T=沁。岭eB最终轨迹为一螺线，螺距h=VxT=两。B7e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e8nU_=2mh2B2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，e/m=8冗2U2(L2+D2)/NIh)卩=4n*10-7亨/米N=5262L=0.234mD

4、=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、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与偏转电流丨的变化。将磁偏转电流输

5、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(mm)4812162022252730Ud(600V)3.36.61013.316.317.920.221.824Ud(700V)3.77.611.415.

6、218.720.623.425.227.7Dy(mm)3610131620232630Ud(600V)3.97.813.317.421.627.73235.640.7Ud(700V)4.79.515.720.525.231.835.940.846.94010203050y=1.2552x-0.382R2=0.9996y=1.0812x-0.2186R2=0.9997Ud(600V)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

7、.9999Ud(600V)Ud(700V)线性(Ud(600V)线性(Ud(700V)灵敏度600V时为0.722mm/V，700V时为0.639mm/V。U26007008009001000U1140164184202219平均U2/U14.294.274.354.464.574.38灵敏度600V时为0.1005m/A,700V时为0.0925m/A。（四）磁聚焦I励W阳(V)7008009001000I正1.521.61.71.78I反1.591.71.751.89I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