电子束在径向电场和轴向磁场中的运动（磁控条件）.PDFVIP

电子束在径向电场和轴向磁场中的运动（磁控条件） 本实验是与金属电子逸出功同属一套仪器，电路也几乎相同，但是所测量的量确大相 径庭。一个是测量电子的逸出功，一个是测量电荷的荷质比。在本实验中我们能更加深刻 的理解图解法处理数据的好处。 [实验目的] 1. 进一步了解运动电荷在电场和磁场共同作用下的运动规律。 2. 了解电子束的磁控原理并定量分析磁控条件。 3．学习一种测定电子荷质比的方法。 [实验原理] 本实验装置的电路原理如图 6-22-1所示： 本实验装置的核心部件是一只理想二极管和套在理想二极管外的通电螺线管线圈。在 理想二极管中，阴极和阳极为一同轴圆柱系统。当阳极加有正电压时，从阴极发射的电子 流受电场的作用将作径向运动，如图 6-22-2 a ）所示。如果在理想二极管外面套一个通 电励磁线圈，则原来沿径向运动的电子在轴向磁场作用下，运动轨迹将发生弯曲，如图 6-22-2 b ）所示。若进一步加强磁场（加大线圈的励磁电流）使电子流运动如图 6-22-2 c） 所示，在理想情况下电子经圆周运动后又返回阴极附近不再到达阳极，从而使阳极电流迅 速下降，此时称为“临界状态”。若进一步增强磁场，使电子运动的圆半径继续减小，电 子无法到达阳极，就会造成阳极电流“断流”。这种利用磁场控制阳极电流的过程称为“磁 控”。 a 若设阳极内半径为 ，而阴极(灯丝)半径忽略不计，则当多数电子都处临界状态时， 我们把此时的阳极电流变化曲线上的 Q 点作为多数电子的临界点，与临界点 Q 对应的励磁 R a / 2 线圈的电流I S 称为临界电流I C ,且此时 ,阳极电压 Ua 与I C 的关系可写为: U E e a + / e a 2 ′2 U E e a + / K ⋅ ⋅ K 或 : （6-22-5） I 2 m 8 I 2 C C 2 e a ′2 上式中: ⋅ K ⋅ K (6-22-6) m 8 显然， U 与 I 2 成线性关系。在阳极电流 a C I I a ~ S 变化曲线上取阳极电流最大值I a 0 约 1/4 高度的点作为临界点 Q，再从图上读取 Q 点的横坐标值，以此作为的磁场的临界电流 值I C 。用同一个理想二极管，改变不同的Ua 就有不同的阳极电流变化曲线（见图 6-22-4 所示），因而就有不同的I C 值与之对应。再 将测得的 U ～I 2 数据组用图解法或最小二 a C 乘法求得斜率K ，如果U ～I 2 的关系确为 a C 线性关系，则上述电子束在径向电场和轴向 磁场中的运动规律即可得到验证。 [实验仪器] 金属电子逸出功测定仪、计算机等。 [实验步骤] 1. 按实验原理图 6-22-1 将理想二极管和仪器的电源、电表、励