电子束的偏转与聚焦.docVIP

南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：电子束的偏转与聚焦现象 学院： 信息工程学院 专业班级： 电子152班 学生姓名：学号：实验地点：213座位号：18号 实验时间：第6周星期六下午8、9节课 一、实验目的： 1.了解示波管的构造和工作原理。 2.学会规范使用数字万用表。 3.学会磁聚焦法测量电子荷质比的方法。 二、实验原理： 1.示波管的结构 示波管，被密封在高真空的玻璃壳之中，主要包括三部分：荧光屏，偏转系统，电子枪。如图所示。 电聚焦原理 在示波管中，阴极经灯丝加热发射电子，第一阳极加速电子，使电子束通过栅极的空隙，由于栅极电位与第一阳极电位不等，在它们之间的空间便产生电场，这个电场使由阴极表面不同点发出的电子在栅极前方汇聚，形成电聚焦。 3.电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。假定电子从阴极逸出时初速度忽略不计，则电子经过电势差为U的空间后，电场力做的功eU应等于电子获得的动能。 则 荧光屏上光的横向偏转量D为 由上可知当U2不变时，偏转量D随Ud的增加而线性增加。因此，可将示波管做成测量电压的工具。可以测定D-Ud直线斜率随U2改变的变化情况。 磁偏转原理 电子在通过均匀磁场时，由于受到洛仑兹力的作用做匀速圆周运动而发生偏转，即，所以 当偏转角较小时， 可得 磁聚焦和电子比荷的测量原理 电子运动方向与磁场平行，故磁场对电子运动不产生影响。电子的轴向速率为 洛仑兹力起着向心力的作用， 电子运动一周所需时间为 则螺距为 由于不同时刻电子速度的处置分量v⊥不同，，故在磁场的作用下，各电子将沿半径不同的螺旋线前进。然而，由于它们速度的平行分量v∥均相同，所以电子在做螺旋运动时，它们从同一点出发，尽管各个电子的v⊥各不相同，但经过一个周期后，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。由上可得 , 代入得电子比荷大小为 其中 实验仪器： 电子束实验仪、直流稳压电源、数字多用表。 四、实验内容和步骤： 1.开启电子束实验仪开关，将“电子束—比荷”选择开关打向“电子束”位置，适当调节辉度和聚焦，使屏上光点聚成一圆点。 2.光点调零 X轴调节 调节“X轴调节”和“X轴调零”旋钮，使光点位于X轴的中心原点，且左右偏转的最大距离都接近于满格。 Y轴调节 用万用表直流电压档接于“Y偏电压表”+、-两端，缓慢调节“Y轴调节”旋钮使万用表的读数为零，然后调节“Y轴调零”，使光点位于Y轴的中心原点。 测量偏转量D随偏转电压Ud的变化 调节阳极电压旋钮，取定阳极电压U2=700V，用万用表电压档分别测出D=5，10，15，20mm时的Ud值，并列表记录。再取U2=900V，重复前面的测量。 4.测量偏转量D随磁偏电流I的变化 使光点回到Y轴的中心原点，取U2=700V，用万用表的mA档测量磁偏电流I。列表记录D=5，10，15，20mm时的磁偏电流值，然后改变磁偏电流方向，再测D=-5，-10，-15，-20mm时的磁偏电流值。再取U2=900V，重复前面的测量。 5.电子比荷大小e/m的测量 把直流稳压电源的输入端接到励磁电流的接线柱上，电流值调到零，将“电子束—比荷”开关置于“比荷”位置，此时荧光屏上出现一条直线，阳极电压调到700V。调节辉度，使电压既能达到700V的位置，也能达到1000V的位置，开始测量。 开始测量e/m，逐渐加大励磁电流使荧光屏上的直线变成一亮点。读取电流值，然后将电流调到零。再讲电流换向开关扳到另一方，重复前面的步骤。 改变阳极电压，重复上述步骤。 6.注意事项： （1）实验过程中，光点不能太亮，以免烧坏荧光屏。 （2）Y轴调节好后，在测量电偏转灵敏度