电子荷质比的测量.pptxVIP

电子荷质比的测量大学物理实验

一、实验目的理解电子在磁场中的运动规律掌握用电子比荷仪测电子比荷的原理及方法难点：电子圆运动轨道半径的测量重点：电子在磁场中的运动规律

19世纪80年代英国物理学家J.J汤姆孙做了一个著名的实验：将阴极射线受强磁场的作用发生偏转，结果发现了“电子”，并解出它的电荷量与质量之比e/m。电子比荷e/m是一个重要的物理常数，其测定有物理学发展史上占有很重要的地位。电子比荷的测量方法有很多，如磁聚焦法、滤速器法、磁控管法、汤姆逊法等。本实验仪以当年英国物理学家汤姆孙思路，利用电子束在磁场中运动偏转的方法来测量。

当一个电子以速度ν垂直进入到均匀磁场中B时，电子要受到洛伦兹力f的作用：如右图所示，电子在磁场中作圆周运动时，向心力由洛伦兹力提供，则有:式中，r是电子运动圆周的半径。……（1）……（2）

……（2）实验中，电子枪在加速电压u的作用下，射出电子流，因此，加速电场所作功eu全部转变成电子的输出动能，……（3）……（4）由（3）和（4）得：……（5）

FB710型电子荷质比测试仪

电子荷质比测试仪的中心器件是三维立体的威尔尼氏管，通过它可以生动形象地显示出电子束的运行轨迹，当将威氏管放于由亥姆兹线圈产生的磁场中时，用电压激发它的电子枪发射出电子束，进行实验观察和测量。

气压10-1Pa灯丝电压6.3V调制电压0—18V加速电压max250V主要技术参数

其中μ0=4π×10-7N·A-2R=158mm……亥姆兹线圈的平均半径，N=130匝……单个线圈的匝数。（厂家提供的仪器参数已定）B=K×I2、亥姆兹线圈作用：产生磁场

?Φ内径300mmΦ外径332mmR有效半径158mmN单线匝圈130匝I最大通电电流3A将B代入（5）式：主要技术参数

加速电压：0----200V调制电压：0-----20v低压照明电压：1.5V主要技术参数3、工作电源

4、测量标尺及反射镜反射镜：用与电子束光圈半截测量的辅助工具。

按图正确连接仪器

观察电子的运动情况当电子枪在加速电压的激发下，射出电子束，进入威尔尼氏管：无磁场时，电子束将成直线轨迹射出。

电子束与磁场完全垂直时，电子束形成圆形轨迹。

当电子束与磁场不完全垂直时，电子束将作螺旋线状态运动。

（?本实验的过程是采用固定加速电压，改变磁场偏转电流，测量偏转电子束的圆周半径来进行。）注意：如果加速电压太高或偏转电流太大，都容易引起电子束散焦。3、开启电源，调加速电压为120V，耐心地等待，直到电子枪射出翠绿色的电子束后，将加速电压回调定于100V。

应仔细地调整管子的电子枪，使电子流与磁场严格保持垂直，产生完全封闭的圆形电子轨迹。注意：4、调节偏转电流，使电子束的运行轨迹形成封闭的圆，细心调节聚焦电压，使电子束明亮，缓缓改变亥姆兹线圈中的电流，观察电子束的大小偏转的变化。

（1）调节仪器后线圈上反射镜的位置，以方便观察。（2）移动测量机构上的滑动标尺，用黑白分界的中心刻度线，对准电子枪口与反射镜中的象的分界线，采用“三线合一”的方法测出电子圆的右端点，从游标上读出刻度读数S0（一般此时按清零，作S0=00.00mm）。5、测量与记录数据

（3）再次移动滑动标尺到电子圆的左端点，采用同样的的方法读出刻度读数Sn。用求出电子圆的半径。

（4）依次增加偏转电流约△I=0.05A，用前面（1）、（2）同样的方法测出不同电流激发的磁场中电子运动圆轨道的两端点S0、Sn。共测10次，并将测量结果记入数据表格中。并由下面的公式计算出荷质比。本实验采取固定加速电压u，通过改变不同的偏转电流，产生出不同的磁场，进而测量出电子束的圆轨迹半径r,就能采用下述公式测量。注意：

数据记录表格（U=100V,e/m=1.759×1011C·Kg-1）

nS0（mm）Sn（mm）rn（mm）I（A）e/me/m100.001.00200.001.05300.001.10400.001.15500.001.20600.001.25700.001.30800.001.35

实验测量开始前应细心调节电子束与磁场方向垂直，形成一个不带任何重影的圆环（调焦）。电子束的加速电压不宜过高，上限120V，且一旦激发后，就降至90-100V进行测量。测量电