南昌大学物理实验报告
课程名称： 大学物理实验 .
实验名称： 电子束的偏转与聚焦 .
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实验地点： 座位号： .
实验时间： .
一、实验目的： 1、了解示波管的基本结构和工作原理； 2、研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律； 3、学会规范使用数字万用表； 4、通过磁聚焦原理测量电子的荷质比 二、实验原理： 1、示波管的基本结构 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：-80V～80V。 调零X：用来调节光点水平距离。 UdY偏转电压调节：-80～80V。 调零Y：用来调节光点上下距离。 2、电偏转 电子在均匀电场内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。
电子离开电场后不受电场力作用，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），?l'?D???L?tg?故?2?vy?l'????L??2?vxeU?L?md??l?v0'????L??v0?2??????l'?eUl???L?22mdv??0 l?L'?LeUlL令2有 D?2mdv0 如果加速电压为U2则eU2?1mv202故D?ULl2U2d DlL?Ux2dxU2示波管的Y方向电偏转灵敏度：Sy?DlLU2U2dlL?? 在X方向同理得UyU2dU2Sx? 3、磁偏转
4. 加速场对电子所做的功等于电子动能的增量eU2?1mvZ22 电子受洛伦兹力为F?evzB 2vzevzB?mR根据洛伦兹力的性质，是一个向心力，则 R?电子偏转的轨道半径为mvzeB tan??在偏转角较小时，近似的有lD?RL D?lBLe2mU2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B?K?0nI，式中为真空中的磁导率，为单位长度线圈的匝数，为线圈中的激励电流，为线圈产生磁场公式的修正系数。 D?K?0nIlL由此有e2mU2 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。 Sm?磁偏转灵敏度：4、磁聚焦 De?K?0nlLI2mU2 在示波管外套一个同轴的螺线管，当给螺线管通以稳恒直流电时，其内部形成一个轴向磁场。若螺线管足够长，则可认为内部为匀强磁场。 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相同，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：5、电子荷质比的测量 h?vZT?2?mvZBe 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)， 1vZ?mvZ2?eU2故有2即有2eU2m 可见电子在匀强磁场中运动时，具有相同的轴向速度，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相同的螺线运动，经过时间T后，在相同的地方聚焦。 调节磁场B的大小，使螺距正好等于电子束交叉点到荧光屏的距离L0，这时荧光屏上的光斑就汇聚成一个小点。 L0?h?由于：2?m2?m2eU2vZ?eBeBm故电子的荷质比为：8?2U2U2eL2?D2U22?=8?=kmL02B2?02N2L02I2I2 k?4.8527?108三、实验仪器： DZS-D电子束实验仪、导线 四、实验内容和步骤： 1.电偏转 调节阳极电压旋钮，取U2=700V，用数字多用表电压档分别测量D=+-5、+-10、+-15、+-20时的Ud，再取U2=900V重复试验。
南昌大学——电子束的偏转与聚焦现象
