电子束的电偏转.docVIP

大学物理实验报告 实验名称 姓名 学号＿ ＿＿＿ 实验类型 （验证性、综合性） 指导教师 ＿＿＿ ＿＿＿ ＿ ＿ 上课时间 年 月 日 实验名称： 电子束的电偏转 实验时间： 同组人员： 实验地点： 实验目的： (1)了解示波管的构造和工作原理，研究静电场对电子的加速作用。 　(2) 定量分析电子束在横向匀强电场作用下的偏转规律和示波管的电偏转灵敏度。 仪器、设备和材料： GD-DES-Ⅲ型电子束实验仪 实验原理： 电子束的加速和电偏转 ⑴　加速和电偏转 在示波管中，电子从被加热的阴极逸出后，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。令Z轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏，同时，从荧光屏上看，令X轴为水平方向向右，Y轴为垂直方向向上。假定电子从阴极逸出时初速度忽略不计，电子经过电势差为的空间后，电场力做的功应等于电子获得的动能 显然，电子沿Z轴运动的速度与第二阳极的电压的平方根成正比，即  如果在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏转，如图4-50所示： 若偏转板长、偏转板末端至屏距离为、偏转电极间距离为、轴向加速电压（即第二阳极电压）为，横向偏转电压为，则荧光屏上光点的横向偏移量由下式给出 式中。当不变时，可以通过实验验证～的线性关系，所以，根据屏上光点位移与偏转电压的线性关系，可以将示波管做成测量电压的工具。若改变加速电压，适当调节到最佳聚焦，可以测定～直线随改变而使斜率改变的情况。 ⑵　电偏转灵敏度 电偏转灵敏度是反映电子束在电场中偏转特性的一个重要的物理量。上式表明，偏转板的电压越大，屏上光点的位移也越大，两者是线性关系。其比例常数在数值上等于施加单位偏转电压（1V）时，光点在荧光屏上位移的大小，它即为示波管的电偏转灵敏度。对X轴、Y轴偏转板各有相应的电偏转灵敏度 ， 电偏转灵敏度单位为，式中及均为与偏转板相关的几何量。 可以看到，电偏转灵敏度与加速电压成反比，越大，偏转灵敏度越低；在其他条件相同时，远离荧光屏的一对偏转板的灵敏度较大。 实验内容 ⑴　用GD-DES-Ⅲ型电子束实验仪研究电子束的偏转量D与偏转电压Ud的关系。 　　①　将“聚焦方式”开关打至第一聚焦方式，“聚焦开关”打至左边的点聚焦方式。 　　②　接通电源开关，在显示屏上找出亮点。 　　③ 先将“高压测量”旋钮打至V2档，加速电压调至1200V；再将“高压测量”旋钮打至VG档，调节栅压旋钮，把辉度控制在中等亮度，光点不要太亮，以免烧坏荧光物质；再把“高压测量”旋钮打至V1档，调节聚焦电压旋钮，使荧光屏上光点聚成一细点。调节完毕，将所得到的和值填入表4-37中。 　　④　将“偏转电压”旋钮分别打至Vd(X、Vd(Y档，调节Vd(X、Vd(Y旋钮使竖直偏转电压变为零，此时若光点不在荧光屏的坐标原点，可调节X、Y光点调零旋钮，使光点处于坐标原点。 　　⑤ 保持竖直偏转电压为零，测出水平偏转量D（坐标板上的一格表示2毫米）与水平偏转电压的关系；然后保持水平偏转电压为零，测出竖直偏转量D（坐标板上的一格表示2毫米）与竖直偏转电压的关系； 　　⑥　将“加速电压”调至1100V，重复③、④、⑤步骤。 ⑵　用EF-4型电子和场实验仪研究电子束的偏转量D与偏转电压Ud的关系。 　　EF-4型电子和场实验仪的操作方法与GD-DES-Ⅲ型实验仪相似，可参看说明书自行完成实验。 数据记录与数据处理 电子束的偏转量D与偏转电压Ud的关系 加速电压 U2(V) 聚焦电压U1(V) 偏转量 D(mm) X偏转电压 Y偏转电压 X偏转电压 Y偏转电压 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 用Excel“图表”功能（或在坐标纸上），以偏转电压为横坐标，偏转量为纵坐标，画出在二种加速电压的情况下，X、Y偏转电压、与相应的偏转量的四组－直线，并比较X方向和Y方向偏转灵敏度以及偏转灵敏度与加速电压的关系。 实验结果分析 指导老师评语及得分： 签名： 年 月 日 5 图4-50 电子束的电偏转