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1、电子在电磁场中的运动规律-实 验报告电子在电磁场中的运动特性研究一、实验目的2、3、4、1、测试电偏转测试磁偏转测试电聚焦测试磁聚焦二、实验原理（一）电偏转电子从阴极发射出来后，受阳极作用而加速。如果电子逸出阴极时的初始1 2LJ圄2.电千枪电核结梅图Gi Gs2?K*:Vi动能可以忽略不计，那么它从 A 2射出时的动能就由下式确定：-mv2 eV2v=过阳极A2的电子以v的速度进入两个分别平 行的平行板电容器间。若在某个平行板间加上电 压U,板间距离为d,则板间电场（近似视为匀 强电场）E=?。设电子速度方向为z,电场方向为Y轴，平行板正中央为x轴QQ 初，Vz=V； Vy = O；电子通过
2、板所需时间为t=?；电子在平行板间加速度为a?=-? 则射出平1行板时y方向上位移yi=2 ?= ?亠、 ?速度?= ?/?= ?tan ?= ?=?=4?2?（二）电聚焦(+ ?)2?2聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上电位不同, 在他们之间形成了弯曲的等位面，电力线。这样就使电子束的路径发生弯曲, 这样的组合称为电子透镜。改变等位面的弯曲程度，可以改变聚焦的位置。（二）磁偏转同（一），电子飞出加速电场后，在匀强磁 场中受洛伦兹力F= evB,速度大小不变，方向 变化。电子做匀速圆周运动evB = ?,R=需。? ?电子离开磁场后直射荧光屏。（四）磁聚焦和电子荷质比同（一
3、），若平行板间没有电压，可在荧光屏 上得到一小亮点。若给其中一对偏转板加上交变 电压，电子将获得垂直于轴向的分速度Vy。若加上一平行于轴向的磁场 B,平行轴向分速度Vx不产生洛伦兹力，所以F洛=eVyB,这个力使电 子在前进的过程中在垂直于轴向的平面做圆周运动，周期 T= 2?= 2?o?最终轨迹为一螺线，螺距h=VxT= 2?牟?2。由上两式可发现，T、h均与Vy无关。从同一 点出发的电子会在一个周期后距出发点一个螺 距的地方相遇。由上式得，荷质比? 8? ?2?此实验所用长直螺线管的磁感应强度 B可由 下式计算：?B = _ V ?+ ?所以，?= 8?字？(？+ ?)/(?)卩=4n *
4、10-7亨/米N=526 2L=0.234mD=0.09m 螺距 h=0.145m三、实验仪器DH4521电子束测试仪 四、实验步骤1、开启电源，适当调节辉度、聚焦，使屏上光 点聚成一细点。2、光点调零。在“ X （或丫）调节处调节，先使电压表示数为零，然后调节调零旋钮，使 光点位于中心点。3、电偏转：测量偏转量D随偏转电压U的变化。 给定阳极电压 U2,改变偏转电压，测量一组 数据，再改变U2,测量另一组数据。先测 丫 轴，再测X轴上的，并求电偏转灵敏度 D/Ud。4、电聚焦：固定阳极电压 U2,调节对应聚焦 旋钮，使光点达到最佳聚焦效果，读出聚焦电 压U1,再改变阳极电压重新测量。计算U2
5、/U1。5、磁偏转：给定U2,测量偏转量D与偏转电 流I的变化。将磁偏转电流输出与输入相连。 调节电流改变D。再改变U2,再测数据。求灵 敏度D/I，并解释为什么U2不同，灵敏度不 同？6、磁聚焦：将“电子束-荷质比打至荷质比， U2调至700V。将励磁电流调节旋钮逆时针调 节到头，并将励磁电流输入与输出相连。 电流换向开关打向正向，调节输出调节旋钮，加大电流，直至荧光屏上直线一边旋转一边缩短至一个小光点，读取电流值I正。再将开关打至反向，同理得I反。再改变U2重复上述步骤。测出荷质比e/m。五、数据记录与处理（一）电偏转Dx（ mr）4812162022252730Ud（ 600V）3.36
6、.61013.316.317.920.221.824Ud（ 700V）3.77.611.415.218.720.623.425.227.7Dy（ mr）3610131620232630Ud（ 600V）3.97.813.317.421.627.73235.640.7Ud（ 700V）4.79.515.720.525.231.835.940.846.9y = 1.0812X - 0.2186 R2= 0.9997 Ud（ 600V） Ud（ 700V）线性（Ud（ 600V）线性（Ud（ 700V）y = 1.2552X - 0.382R2= 0.9996灵敏度 600V时为 1.25mm/V?
7、700V时为 1.08mm/U35儿丄Y轴y = 0.7218X + 0.2937R2= 0.9994y = 0.6392X - 0.0727R2= 0.9999 Ud ( 600V) Ud ( 700V)线性(Ud (600V)线性(Ud (700V)灵敏度 600V 时为 0.722mm/V, 700V 时为0.639mm/U(二)电聚焦U26007008009001000U1140164184202219平均:U2/U14.294.274.354.464.574.38（二）磁偏转D (mn)24681012141618l(600V)23425980101122142161180l(700
8、V)21466588111132151174195灵敏度 600V 时为 0.1005m/A , 700V时为0.0925m/A。(四)磁聚焦I励V阳(V)7008009001000I正1.521.61.71.78I反1.591.71.751.89I平均1.5551.651.7251.835e/m ( C/kg)1.56404E+111.58756E+111.63408E+111.60449E+11平均值：1.59754E+11( C/kg )标准值：e/m=1.76E+11 (C/kg)百分差E=10%六、实验结论与误差分析1、理论上，阳极电压越大，粒子进入偏转板速 度越大，在y方向上加速时间越短，所以偏转 量越小。因而电偏转中，电压越低，偏转灵敏 度越高。图像比较符合理论，误差为偶然误差，读数偏差。2、电聚焦中，比例约为4.4。图像比较不符合理论，截距太大，可能原因：1、低电压时读数不准、偏大；2、仪器故障。3、磁偏转中，阳极电压不同，粒子初速不同， 磁场中偏转半径不同，因而灵敏度不同。 图像比较符合理论，误差为偶然误差，读数偏 差。4、磁聚焦结果与实际值接近，但偏小 10%可 发现数据中I反明显大于I正，可能是读数时I反读大了；同时也有n计算时取小了的原因 （影响不大）。
电子在电磁场中的运动规律
