电子束的电偏转和磁偏转-PowerPointPrese.ppt

1、电子束的电偏转和磁偏转,综合性实验22,电子在电场和磁场中的运动规律的研究，在示波管、显 像管、电子显微镜、加速器和质谱仪等许多现代仪器设备中 得到广泛的应用。 电子荷质比是1897年英国剑桥大学卡迪文什物理实验室 教授J.J.汤姆逊（Joseph John Thomson，18561940）首 先用磁偏转法测量出来的，并由此发现电子的存在，J.J.汤姆 逊因此获得1906年诺贝尔物理学奖。后来，他的儿子G.P.汤姆 逊因发现电子的波动性在1937年也获得了诺贝尔物理学奖。父 子俩均因对电子的研究而获得诺贝尔物理学奖，这在物理学史 上成为美谈。,实验目的,1、理解电子束实验仪面板上各个旋钮的作

2、用，并能够正确使用。 2、主要实验内容包括四部分：电聚焦、电偏转。要求正确使用电子束实验仪和数显直流稳压源、完整记录测量数据（包括有效数字和单位）。 3、通过用直角坐标纸作图及求直线的斜率，求得电偏转和磁偏转的灵敏度。,实验仪器,电子束实验仪,实验原理,1.示波管的简单介绍,2.电聚焦原理的简单介绍,在电场的前半区（左半边），电子受到与电力线相切方向的作用力F，F可分解为垂直指向轴线的分力Fr与平行于轴线的分力Fz。Fr的作用使电子运动向轴线靠拢，起聚焦作用；,电子到达电场的后半区（右半边）时，受到的作用力F可分解为相应的Fr和Fz两个分量。Fr使电子离开轴线，起散焦作用。,但因为在整个电场区

3、域里电子都受到同方向的沿Z轴的作用力，电子在后半区的轴向速度比在前半区的大得多。因此，在后半区，电子受Fr的作用时间短得多，获得的离轴速度比在前半区获得的向轴速度小。,总的效果是，电子向轴线靠拢，整个电场起聚焦作用。,磁聚焦原理的简单介绍,磁聚焦原理的简单介绍,改变加速电场强度和磁场强度，使电子在示波管中所经过的路程为螺距的整数倍，这时电子束将在荧光屏上会聚。这就是电子射线的磁聚焦原理。,电子在横向电场作用下的运动（电偏转） 偏转系统由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板Y1、Y2，一对水平偏转板X1、X2。在两块Y（或X）偏转板间加上电压时，受电场力的作用，通过两板之间的电子束的方向发生

4、偏转。 设偏转电极中心到荧光屏距离为L，电子在荧光屏上的竖直偏移为y（图），则有 式中，b为偏转板长度;d为偏转板间距离；Vy为竖直偏 转电压；V2为电子进人偏转场之前，使电子加速的电压。,实验内容,电偏转灵敏度,电偏转灵敏度定义为偏转板上加单位电压时，所引起的电子束在荧光屏上的偏移，则示波管的Y轴电偏转灵敏度 同理，示波管的X轴电偏转灵敏度为,实验内容,1接插线 （已完成） 2调焦：把聚焦选择开关置于“点”聚焦位置的反方向，辉度（栅压）控制处在适当位置，调节聚焦电压，使屏上光点聚成一细线 ，光线不要太亮，以免烧坏荧光物质。 3测加速电压V2 ：用万用表2500V档（量程选直流1000V档，“

5、+”表笔插2500V插孔） 4测偏转电压 Vy ：用数字表直流 200V档。 5光线调零：用数字表测 Vy； 调 y偏转旋钮使 Vy为 0，这时光线在 y轴上应在中心原点，若不在调Y调零旋钮使光线处在中心原点。 6测量不同V2（取两组）时的y Vy,1课堂上填好如下表格 2课后完成：在坐标纸上画出yVy图线，计算 直线的斜率（即电偏转灵敏度）。 直线的斜率表示电偏转灵敏度的大小，直线的斜率随加速电压的大小而变化，说明偏转灵敏度与电子的动能大小有关或者说和速度大小有关。,数据处理,注意事项,（1）实验中阴极K、栅极G对地有上千伏特的高电压，第一阳极A1对地也有数百伏特高电压，要注意人身安全，且不能将高压与地短路；其次注意高压三用表的极性（此时负极为公共极COM，正极接专用2500V接口，电表放直流1000V档！此时满量程为2500V，通常只需测读 2。请不要改变量程，若带电拨插表棒，需要格外小 心！） （2）实验过程中要求单手操作，另一只手不要接触接地良好的物品（如水管、暖气等）。 （3）聚焦时，不要使光点太亮，以免灼伤荧光屏。 （4）数字三用表不用时，请拨到OFF档，以节省电池。 （5）磁场的激励电流值注意不要超出安培表量程。,思考题,1、示