电子束实验.ppt

1、实验四：电子束实验,物理与电子科学学院,示波管结构,阳,1. 栅极作用： （1）调节栅极电压的大小控制阴极发射电子的强度； （2）栅极电压和第一阳极电压构成一定的空间电位分布，使得由阴极发射的电子束在栅极附近形成一个交叉点。 2. 阳极作用： （1）构成聚焦电场，使得经过第一交叉点又发散了的电子在聚焦场作用下又会聚起来； （2）使电子加速，电子以高速打在荧光屏上，屏上的荧光物质在高速电子轰击下发出荧光，荧光屏上的发光亮度取决于到达荧光屏的电子数目和速度，改变栅压及加速电压的大小都可控制光点的亮度。,栅极和阳极作用,电子枪结构,电子从 K 运动到 A2 射出，位能降低了eV2，从电子枪射出时速度

2、为v0，有：,聚焦电压,阳极电压,电聚焦,从 A1出来的横向速度分量为vr的具有离轴倾向的电子，在进入A1和A2之间的区域后，被电场的横向分量推向轴线。与此同时, 电场E的轴向分量Ez使电子加速；当电子向A2运动，进入接近A2的区域时，那里的电场E的横向分量Er有把电子推离轴线的倾向。但是由于电子在这个区域比前一个区域运动得更快，向外的冲量比前面的向内的冲量要小，所以总的效果仍然是使电子靠拢轴线。,实验内容1 调节阳极电压V2（600V、700V、800V、900V、1000V），测量聚焦电压V1，求出V2/V1。,电偏转,V2 : 阳极电压 Vd: 偏转板电压 m ：电子质量 e ： 电子电

3、量,+,-,E,电偏转,设偏转板长度为l，两偏转板之间距离为d，偏转板距离荧光屏之间的距离为L，偏转板之间的电压为Vd，则电子在偏转板之间收到的电场力为：,电偏转,实验内容2 1. y轴方向电偏转实验 （1）调节阳极电压V2 = 600V。调节Vd，测量y轴方向D与Vd之间的关系，计算y轴方向电偏转灵敏度。 （2）调节阳极电压V2 = 700V。调节Vd，测量y轴方向D与Vd之间的关系，计算y轴方向电偏转灵敏度。 2. x轴方向电偏转实验 （1）调节阳极电压V2 = 600V。调节Vd，测量x轴方向D与Vd之间的关系，计算y轴方向电偏转灵敏度。 （2）调节阳极电压V2 = 700V。调节Vd，

4、测量x轴方向D与Vd之间的关系，计算y轴方向电偏转灵敏度。,电偏转,磁偏转,V2 : 加速电压；B : 磁感应强度 m ：电子质量；e ： 电子电量 k：系数；n：匝数；I：励磁电流,磁偏转,磁偏转,磁偏转,实验内容3 磁偏转实验 （1）调节阳极电压V2 = 600V。调节励磁电流I，D与I之间的关系，计算磁偏转灵敏度。 （2）调节阳极电压V2 = 700V。调节励磁电流I，D与I之间的关系，计算磁偏转灵敏度。,磁聚焦与荷质比,置于长直螺线管中的示波管，在不受任何偏转电压的情况下，示波管正常工作时，调节亮度和聚焦，可在荧光屏上得到一个小亮点。电子轴向速度vz大小取决于阳极电压V2的大小。 当给

5、其中一对偏转板加上交变电压时，电子将获得垂直于轴向的分速度（用vr表示），此时荧光屏上便出现一条直线。 给长直螺线管通以直流电流I，于是螺线管内便产生磁场，其磁感应强度用B表示。众所周知，运动电子在磁场中要受到洛伦兹力F = evrB的作用，这个力使电子在垂直于磁场（也垂直于螺线管轴线）的平面内作圆周运动，设其园周运动的半径为R，则有：,电子既在轴线方面作直线运动，又在垂直于轴线的平面内作圆周运动。它的轨道是一条螺旋线，其螺距用 h 表示，则有： 电子运动的周期和螺距均与vr无关。虽然各点电子的径向速度不同，但由于轴向速度相同，由一点出发的电子束，经过一个周期以后，它们又会在距离出发点相距一个螺距的地方重新相遇，这就是磁聚焦的基本原理。,磁聚焦与荷质比,磁聚焦与荷质比,长直螺旋管的磁感应强度B可由下式计算：,式中：0为真空磁导率，取410-7亨利/米；L为螺线管长度，取0.243米；D为螺线管直径，取0.090米；N为线圈匝数，取526；螺距（Y偏转板至荧光屏的距离）取0.145m，I为励磁电流大小，需要测量。,实验内容4 磁聚焦与荷质比测量实验 （1）调节阳极电压V2 = 700V。增大励磁电流，测量螺距h最小（即等于Y轴偏转板至荧光屏距离，荧光屏上观察到的现象是直线一边旋转一边缩短，直到变成一