电子束荷质比试验.PDFVIP

电子束（荷质比）实验 测量物理学方面的一些常数（例如光在真空中的速度 c,阿伏加德罗常数 N ，电子电荷 e, 电子的静止质 量 m ）是物理学实验的重要任务之一，而且测量的精确度往往会影响物理学的进一步发展和一些重要的 新发现。本实验将通过较为简单的方法，对电子 e/m 进行测量。 一、实验目的 1、了解示波管的结构； 2 、了解电子束发生电偏转、电聚焦、磁偏转、磁聚焦的原理； 3、掌握一种测量荷质比的方法。 二、原理 （一）、电子束实验仪的结构原理 电子束实验仪的工作原理与示波管相同，它包括抽成真空的玻璃外壳、电子枪、偏转系统与荧光屏四 个部分。 图 1 1、电子枪 电子枪的详细结构如图 1 所示。电子源是阴极，它是一只金属圆柱筒，里面装有一根加热用的钨丝， 两者之间用陶瓷套管绝缘。当灯丝通电（6.3 伏交流）被加热到一定温度时，将会在阴极材料表面空间逸 出自由电子（热电子）。与阴极同轴布置有四个圆筒的电极，它们是各自带有小圆孔的隔板。电极G 称为 栅极，它的工作电位相对于阴极大约是 5-20V 的负电位，它产生一个电场是要把从阴极发射出的电子推回 到阴极去，只有那些能量足以克服这一阻止电场作用的电子才能穿过控制栅极。因此，改变这个电位，便 可以限制通过 G 小孔的电子的数量，也就是控制电子束的强度。电极 G ′在管内与 A2 相连，工作电位 V2 相对于 K 一般是正几百伏到正几千伏。这个电位产生的电场是使电子沿电极的轴向加速。电极 A1 相对于 K 具有电位 V1，这个电位介于K 和 G′的电位之间。G ′与 A1 之间的电场和 A1 与 A2 之间的电场为聚焦电场 （静电透镜），可使从G 发射出来的不同方向的电子会聚成一细小的平行电子束。这个电子束的直径主要 取决于 A 的小孔直径。适当选取V 和 V ，可获得良好的聚焦。 1 1 2 2、偏转系统 电偏转系统是由一对竖直偏转板和一对水平偏转板组成，每对偏转板是由两块平行板组成，每对偏转 板之间都可以加电势差，使电子束向侧面偏转。磁偏转系统是由两个螺线管形成的。 3、荧光屏 - 1 - 荧光屏是内表面涂有荧光粉的玻璃屏，受到电子束的轰击会发出可见光，显示出一个小光点。 （二）、实验原理 1、电偏转：电子束+横向电场 Y 电偏转原理如图2 所示。通常在示波管（又称电子束线 l 管）的偏转板上加上偏转电压 V ，当加速后的电子以速度v d 0 S 沿 Z 方向进入偏转板后，受到偏转电场 E （Y 轴方向）的作 + + + + + + 用，使电子的运动轨道发生偏移。假定偏转电场在偏转板 l ϕ d Z 范围内是均匀的，电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为 e 0 零，电子不受力，作匀速直线运动。在偏转板之内 - - - - - - Y 1 at2 1 eE ( Z )2 （1） 2