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1、. .大学物理实验报告课程名称：大学物理实验下_实验名称：电子束的偏转和聚焦现象学院：信息工程学院专业班级：学生：学号：实验地点：根底实验大楼B213 座位号：实验时间：第11周星期三下午三点四十五分_ 一、实验目的：1、了解示波管的根本构造和工作原理；2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用下的偏转情况；3、学会规使用数字万用表；4、学会磁聚焦原理测量电子的荷质比的方法。二、 实验原理：1、示波管的根本构造阳极电压U2：改变电子束的加速电压的大小。聚焦电压U1：用以调节聚焦极A1上的电压以调节电极附近区域的电场分布，从而调节电子束的聚焦和散焦。栅极电压UG辉度：用以调节加
2、在示波管控制栅极上的电压大小，以控制阴极发射的电子数量，从而控制荧光屏上光点的辉度。UdX偏转电压调节：-80V80V。调零X：用来调节光点水平距离。UdY偏转电压调节：-8080V。调零Y：用来调节光点上下距离。2、电聚焦电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一局部电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极 G 的电压一般要比阴极 K 的电压低 20100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的上下
3、可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为 0。加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而到达电子束的聚焦。3、电偏转电子在均匀电场以从平行于板的方向进入电场，在电场力的作用下，在方向垂直方向产生偏离位移。偏转电压平行板间电位差 板间距离 板长电子离开电场后不受电场力作
4、用，将作匀速直线运动，等效直接从A点板中点位置直接射出如图b所示，故令有如果加速电压为U2示波管的Y方向电偏转灵敏度：在X方向同理4、磁偏转5、加速场对电子所做的功等于电子动能的增量电子受洛伦兹力为根据洛伦兹力的性质，是一个向心力，那么电子偏转的轨道半径为在偏转角较小时，近似的有由此可得偏转量D与外加磁场B、加速电压U2等的关系为实验中的外加横向磁场由一对载流线圈产生，其大小为式中为真空中的磁导率，为单位长度线圈的匝数，为线圈中的鼓励电流，为线圈产生磁场公式的修正系数。由此有当励磁电流I即外加磁场B确定时，电子束在横向磁场中的偏转量D与加速电压U2的平方根成反比。磁偏转灵敏度：6、磁聚焦在示波
5、管外套一个同轴的螺线管，当给螺线管通以稳恒直流电时，其部形成一个轴向磁场。假设螺线管足够长，那么可认为部为匀强磁场。电子进入匀强磁场后，将会以轴向速度作匀速直线运动。同时以径向速度作匀速圆周运动。其合运动是一个螺旋线运动。由于匀速圆周运动周期与垂直无关。故只要电子的轴向速度一样，经过整数周期后会聚焦于荧光屏上的一点，这就是磁聚焦。电子作螺旋运动的螺距：7、电子荷质比的测量从前面的讨论可知，电子的轴向速度由加速电压决定(电子离开阴极时的初速度相对来说很小，可以忽略)，故有可见电子在匀强磁场中运动时，具有一样的轴向速度，但由于电子发射方向各异，导致径向速度不同。因此他们在磁场中将作半径不同但螺距一
6、样的螺线运动，经过时间T后，在一样的地方聚焦。调节磁场B的大小，使螺距正好等于电子束穿插点到荧光屏的距离L0，这时荧光屏上的光斑就会聚成一个小点。三、 实验仪器：DZS-D电子束实验仪、直流稳压电源、数字万能表、导线四、实验步骤1、开启电子束实验仪电源开关将电子束荷质比选择开关打向电子束位置，面板上一切可调旋钮都旋至中部，此时在荧光屏上能看到一亮斑。适当调节辉度，并调节聚焦，使屏上光点聚成一圆点。主：光点不能太亮，以免烧坏荧光屏2、光点调零X轴调节调节X 轴调节和X 轴调零旋钮，使光点位于 X 轴的中心圆点，且左、右偏转的最大距离都接近于满格。Y轴调节用数字万能表电压档接近于Y 偏电压表+-两
7、端，缓慢调节Y 轴调节旋钮使数字万能表读数为 0，然后调节Y 轴调零旋钮使光点位于Y 轴的中心原点。3、测量D随Ud的变化调节阳极电压旋钮，取定阳极电压 U2=700V，用数字万能表分别测出D=5，10，15，20mm 时的 Ud垂直电压值列表记录。再取U2=900V，再测D为上述值时的 Ud值记录表中。4、测量偏转量D随磁偏转电流I的变化使亮光点回到 Y 轴的中心原点，取 U2=700V，用数字万用表的 mA 档测量磁偏转电流。列表记录 D=5，10，15，20mm 时的磁偏转电流值，然后改变磁偏转电流方向，再测 D=-5，-10，-15，-20mm 时的磁偏转电流值。再取 U2=900V，
8、重复前面的测量。5.电子荷质比的测量把直流稳压电源的输出端接到励磁电流的接线柱上，电流值调到0，将电子束荷质比开关置于荷质比位置，此时荧光屏上出现一条直线，阳极电压调到 700V。此时假设线较暗，那么可将辉度旋钮顺时针增大至刚好能看清竖直亮线为止；在增大阳极电压至1000V位置。假设能到达1000V位置，那么可固定辉度旋钮，开场正式测量。1开场测量 e/m，逐渐加大励磁电流使荧光屏上的直线一边旋转一边缩短，直到变成一个小亮点，读取电流值，然后将将电流调回零。再将电流换向开关板到另一方，重新从零开场增加电流使屏上直线反方向旋转缩短，直到再得到一个小亮点，读取电流值。取其平均值，以消除地磁等的影响
9、。2改变阳极电压为 800V,900V,1000V,重复步骤1五、实验数据与处理：1.电偏转D/mm20151050-5-10-15-20700VUd/V-17.79-13.28-9.16-4.7404.068.6613.3817.79900VUd/V-21.90-16.84-11.02-5.1605.6411.6817.1122.25700V时，灵敏度为900V时，灵敏度为2.磁偏转D/mm20151050-5-10-15-20700VI/mA82.7062.5041.6017.500-18.90-43.90-63.60-84.30900VI/mA90.1067.8045.3022.600-
10、22.55-47.95-68.80-89.40700V时，灵敏度为=0.2391mm/mA900V时，灵敏度为=0.2206mm/mA3、 磁聚焦和电子荷质比的测量U II正/AI反/A700V1.461.45800V1.571.57900V1.651.641000V1.751.74六、误差分析1. 调零后，仪器不稳定，示数一直在变。2. 在做磁聚焦实验时，调节后很难准确判断光点在电流为何值时最小，易产生误差。3读数时，由于对光点形成的时间把握不是很准确，导致读数出现了一定的误差值，导致读数偏大，计算值偏小。4. 地磁场本身的影响。七、附上原始数据：教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。优选
电子束的偏转和聚焦现象实验报告
