电子束的偏转与聚焦(北京科技大学物理实验报告)

北京科技大学实验报告实验名称：电子束的偏转与聚焦实验目的、实验原理（见预习报告）实验数据及数据分析（数据及图见附页）电偏转的观测由图1、2、3、5可以清楚得看出，当阳极电压Uz不变时，偏转电压随偏转量的增大线性变化。第4张图可以看出，我测量的第五组数据是有问题的。所以，我就放弃了第五组数据，作出了图5。然后我分析了一下不同阳极电压下偏转电压随偏转量变化快慢。显然，斜率即电偏转灵敏度，分别为：0.105,0.0915，0.082,0.0753,斜率是随着阳极电压的增大而减小的。为了清晰明了，我把两者的关系用图表示出来上图说明阳极电压与图1,2,3,5的电偏转灵敏度之间几乎是成线性变化的。阳极电压的增大导致了初速度的增加，而初速度越大偏转就越难，因而偏转灵敏度越小。偏转距离De和偏转电压Ud是成线性变化的。至于De与阳极电压Uz的关系，根据图1,2,3,5中的公式，可以知道，当偏转电压Ud为10V时，Dz分别为：1.025，0.912，0.785,0.744，所以根据下图可知：当偏转电压相同时，随着阳极电压的增大，偏转量增减少。B磁偏转的观测图6,7,8是磁偏转观测部分的图。这三张图说明了，偏转电流与偏转量是成一次函数关系变化的。下图表示的是图6,7,8的斜率即磁偏转灵敏度与阳极电压的关系：显然，三个数据几乎是在一条直线上，所以磁偏灵敏度是和阳极电压成线性的。并且随着阳极电压的增大磁偏灵敏度减小。阳极电压增大导致电子速度的增大，电子就越不容易被偏转。当Uz不变时，Dm随着偏转电流I的增大而增大；当I不变时，Dm随着Uz的变大而减小，如图：（取I为100mA为基点）C电聚焦的观测由于聚焦是一种直观的感受，所以何时真正地聚焦了就属于自己的感觉了。由图9可以看出，各个数据之间的相关程度R2=0.9812，相关性较低。但它们仍然是线性相关的。随着阳极电压的增大，聚焦电压随之增大。D磁聚焦的观测此实验过程中需要注意一个重要的步骤：在磁聚焦之前要先调节原来有的那个聚焦旋钮，使得荧光屏上出现光斑，就是使光扩散开来。如果不按此步骤就不会有明显的聚焦过程，实验结果就会很不准确。图10展示的是阳极电压与聚焦电流的关系，可以知道两者是一次函数关系。据此关系可以通过聚焦电流估算出阳极电压的大小。例题中电子荷质比的计算如下：由公式求出B=4π×10阳极电压U/V6007008009001000电流I+/A1.631.811.952.072.28电流I-/A1.661.821.92.012.2电流平均值/A1.6451.8151.9252.042.24e/m1.04313E+119.997E+101.016E+111.017E+119.376E+10则e/m平均值为1.01897E+11C/kg实验总结本实验的数据处理过程比较容易，主要就是几个量之间的线性关系。但实验的四部分内容教会我怎样使用电和磁的方法来实现电子的偏转和聚焦。这种方法是以后研究中经常要用到的。实验中要注意的内容也不是很多，就是辉度不能太大，这是为了防止荧光屏的损坏。实验中最困难的要算是万用表的调零了。我那时就想，DZS-B电子束实验仪的Y调节为何不装个微调呢。只要我稍微调一下旋钮，就从正的一点几伏跑到了负的一点几伏，要调到十几毫伏甚至是几毫伏相当困难。而且，整个工程中调零工作有N多次。实验的总体构成很简单，我们两个的合作也很顺利。A磁偏转的测量数据如下阳极电压750V偏转量/cm0.511.522.5偏转电压/V4.979.7714.5719.2624.03阳极电压850V偏转量/cm0.511.522.5偏转电压/V5.4910.8816.5221.9427.28阳极电压950V偏转量/cm0.511.522.5偏转电压/V6.5112.6118.7624.8830.87阳极电压1000V偏转量/cm0.511.522.5偏转电压/V6.7413.4120.0826.6630.04B磁偏转的观测数据阳极电压800V偏转量/cm0.511.522.5磁偏电流I+/mA17.242.356.473.991.2磁偏电流I-/mA16.541.25772.387.3磁偏电流I/mA16.8541.7556.773.189.25阳极电压900V偏转量/cm0.511.522.5磁偏电流I+/mA20.839.356.377.696.2磁偏电流I-/mA21.541.255.575.295.1磁偏电流I/mA21.1540.2555.976.495.65阳极电压1000V偏转量/cm0.511.52磁偏电流I+/mA22.13960.280.8磁偏电流I-/mA22.338.758.979.6磁偏电流I/mA22.238.8559.5580.2C电聚焦的测量阳极电压Uz700750800850900950聚焦电压U1128137143156162178D磁聚焦的测量数据阳极电压U/V6007008009001000电流I+/A1.631.811.952.07