2023年电子束的偏转实验报告2.docx

电子束的偏转实验报告 篇一：电子束的偏转实验报告 实验题目： 电子束线的偏转 实验目的 1. 研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律； 2. 了解电子束管的结构和原理。 仪器和用具 实验原理 1．电子束在电场中的偏转 假定由阴极发射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压作用下，沿z方向作加速运动，那么其最后速度vz可根据功能原理求出来，即eUA移项后得到 vz 2 12mvz 2 2eUA （C.11.1） m e 式中UA为加速阳极相对于阴极的电势，为电子的电荷与质量之比（简称比荷，又称荷 m 质比）．如果在垂直于z轴的y方向上设置一个匀强电场，那么以vz速度飞行的电子将在y方向上发生偏转，如图C.11.l所示．假设偏转电场由一个平行板电容器构成，板间距离为d，极间电势差为U，那么电子在电容器中所受到的偏转力为FyeE eU （C.11.2） d 根据牛顿定律 Fymy因此 y eU d eU （C.11.3） md 即电子在电容器的y方向上作匀加速运动，而在z方向上作匀速运动，电子横越电容器 的时间为 t l （C.11.4） vz 当电子飞出电容器后，由于受到的合外力近似为零，于是电子几乎作匀速直线运动，一直打到荧光屏上，如图C.11.l里的F点．整理以上各式可得到电子偏离z轴的距离 NKE U （C.11.5） UA Lll 1 2d2L 式中KE 是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常量．所以电场偏转的特点是：电子束线偏离z轴（即荧光屏中心）的距离与偏转板两端的电压成正比，与加速极的加速电压成反比． 2．电子束在磁场中的偏转 如果在垂直于z轴的x方向上设置一个由亥姆霍兹线圈所产生的恒定均匀磁场，那么以速度vz飞越的电子在y方向上也将发生偏转，如图C.11.2所示．假定使电子偏转的磁 场在l范围内均匀分布，那么电子受到的洛伦兹力大小不变，方向与速度垂直，因而电子作匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，所以电子旋转的半径R mvz （C.11.6） eB 当电子飞到A点时将沿着切线方向飞出，直射荧光屏，由于磁场由亥姆霍兹线圈产生，因此磁场强度BkI （C.11.7） 式中k是与线圈半径等有关的常量，I为通过线圈的电流值．将（C.11.1）、（C.11.7）式代人（C.11.6）式，再根据图C.11.2的几何关系加以整理和化简，可得到电于偏离z轴的距离NKM I （C.11.8） A Llkle 1 22Lm 式中KM 也是一个与偏转系统几何尺寸有关的常量．所以磁场偏转的特点是：电子束的偏转距离与加速电压的平方根成反比，与偏转电流成正比． 1 2 3 22 电子管内部线路图 实验内容 1、 研究和验证示波管中电场偏转的规律。 检验：① 加速电压不变时，偏转距离与偏转电压是否成正比， ② 偏转电压不变时，偏转距离与加速电压是否成反比， 测量：加速电压VK单位(V) 偏转距离N单位(格) 偏转电压Vy单位(V) 画出Vy-N曲线，验证偏转距离N与偏转电压Vy是否成正比，并算出电偏转灵敏度S= N /Vy。 ′′根据Vy-N图线，证明N′1VK1= N2VK2= N3VK3=常量，就验证偏转距离N与加速电压VK 成反比关系。 2.研究和验证显象管中磁场偏转的规律。 检验：① 加速电压不变时，偏转距离与偏转电流是否成正比， ② 偏转电流不变时，偏转距离与加速电压的平方根是否成反比。 测量：加速电压VK单位(V) 偏转距离D单位(格) 偏转电压VD单位(V)，偏转电流ID 单位(A) 在坐标纸上画出ID-D关系曲线，验证偏转距离D与偏转电流ID是否成正比，并算出磁偏转灵敏度S= D /ID。根据ID-D曲线，证明D1K1D2K2D3K3=常量，就验证偏转距离D与加速电压的平方根K成反比关系。 根据ID-D曲线，证明D1K1D2K2D3K3=常量，就验证偏转距离D与加速电压的平方根K成反比关系。 篇二：电子束偏转实验报告 篇一：电子束的偏转实验报告 实验题目： 电子束线的偏转 实验目的 1. 研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律； 2. 了解电子束管的结构和原理。 仪器和用具 实验原理 1．电子束在电场中的偏转 假定由阴极发射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压作用下，沿z方向作加速运动，那么其最后速度vz可根据功能原理求出来，即eua移项后得到 vz 2 12mvz 2 2eua （c.11.1） m e 式中ua为加速阳极相对于阴极的电势，为电子的电荷与质量之比（简称比荷，又称荷 m 质比）．如果在垂直于z轴的y方向上设置一个匀强电场，那么以vz速度飞行的电子将在y方向上发生偏转，如图c.11.l所示．假设偏转电场由一个平行板电容器构成，板间距离为d，极间电势差为u，那么电子在电容器中所受到的偏转力为fyee eu （c.11.2） d 根据牛顿定律 fymy因此 y eu d eu （c.11.3） md 即电子在电容器的y方向上作匀加速运动，而在z方向上作匀速运动，电子横越电容器 的时间为 t l （c.11.4） vz 当电子飞出电容器后，由于受到的合外力近似为零，于是电子几乎作匀速直线运动，一直打到荧光屏上，如图c.11.l里的f点．整理以上各式可得到电子偏离z轴的距离 nke u （c.11.5） ua lll 1 2d2l 式中ke 是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常量．所以电场偏转的特点是：电子束线偏离z轴（即荧光屏中心）的距离与偏转板两端的电压成正比，与加速极的加速电压成反比． 2．电子束在磁场中的偏转 如果在垂直于z轴的x方向上设置一个由亥姆霍兹线圈所产生的恒定均匀磁场，那么以速度vz飞越的电子在y方向上也将发生偏转，如图c.11.2所示．假定使电子偏转的磁场在l范围内均匀分布，那么电子受到的洛伦兹力大小不变，方向与速度垂直，因而电子作匀速圆周运 动，洛伦兹力就是向心力，所以电子旋转的半径r mvz （c.11.6） eb 当电子飞到a点时将沿着切线方向飞出，直射荧光屏，由于磁场由亥姆霍兹线圈产生，因此磁场强度bki （c.11.7） 式中k是与线圈半径等有关的常量，i为通过线圈的电流值．将（c.11.1）、（c.11.7）式代人（c.11.6）式，再根据图c.11.2的几何关系加以整理和化简，可得到电于偏离z轴的距离nkm i （c.11.8） a llkle 1 22lm 式中km 也是一个与偏转系统几何尺寸有关的常量．所以磁场偏转的特点是：电子束的偏转距离与加速电压的平方根成反比，与偏转电流成正比． 1 2 3 22 电子管内部线路图 实验内容 1、 研究和验证示波管中电场偏转的规律。 检验：① 加速电压不变时，偏转距离与偏转电压是否成正比， ② 偏转电压不变时，偏转距离与加速电压是否成反比， 测量：加速电压vk单位(v) 偏转距离n单位(格) 偏转电压vy单位(v) 画出vy-n曲线，验证偏转距离n与偏转电压vy是否成正比，并算出电偏转灵敏度s= n /vy。 ′′根据vy-n图线，证明n′1vk1= n2vk2= n3vk3=常量，就验证偏转距离n与加速电压vk 成反比关系。 2.研究和验证显象管中磁场偏转的规律。 检验：① 加速电压不变时，偏转距离与偏转电流是否成正比， ② 偏转电流不变时，偏转距离与加速电压的平方根是否成反比。 测量：加速电压vk单位(v) 偏转距离d单位(格) 偏转电压vd单位(v)，偏转电流id 单位(a) 在坐标纸上画出id-d关系曲线，验证偏转距离d与偏转电流id是否成正比，并算出磁偏转灵敏度s= d /id。根据id-d曲线，证明d1k1d2k2d3k3=常量，就验证偏转距离d与加速电压的平方根k成反比关系。 根据id-d曲线，证明d1k1d2k2d3k3=常量，就验证偏转距离d与加速电压的平方根k成反比关系。篇二：电子束电偏转实验报告册 实验工程名称：电子射线束的电偏转和磁偏转 学号：______________ 姓名：______________ 班级：______________实验序号：____ 时间：第_____周星期_____第_____节课 联系方式：___________________________ 【实验目的】 （1）研究带电粒子在电场及磁场中偏转的规律。 （2）了解电子阴极射线管的结构和原理。 （3）学会用外加磁场的方法使示波管中的电子射线束产生偏转。 【实验仪器】 ds-ⅲ电子束实验仪。 【实验原理及预习问题】 （1）电偏转有什么特点？它主要用在哪些器件中？ （2）在电偏转实验中如何进行仪器的校准调零？ （3）在磁偏转实验中如何进行仪器的校准调零？ （4）简述电、磁偏转的优缺点。 （5）如果电子不是带负电而是带正电，电子束在磁场中如何偏转？ 【实验内容和数据处理】 电偏转： 1.仪器的校准调零 2.测试x方向电偏转系统的线性及偏转灵敏度 1）选取1个u2值，调节偏转电压udx旋钮，将光点偏转距离d的值和对应偏转电压udx的值一一对应地记录。 2）改变加速电压u2的大小（同时调整聚焦电压，使光斑的大小和亮度适中），重复步骤1）。 y方向电偏转系统的线性及偏转灵敏度 数据处理 1）分析在不同加速电压下，光斑的偏转距离d与偏转电压udx（udy）的关系，画出 dudx（dudy）关系曲线。 2）对不同加速电压，算出x（y）方向的电偏转灵敏度。并分析sed与u2之间的关系。 磁偏转： 1.仪器的校准调零 2.研究带电粒子在磁场中的偏转规律 1）选取1个u2值，沿顺时针方向缓慢旋转电流调节旋钮，将光点偏转距离d的值和对应偏转电流的值一一对应地记录。 2）改变加速电压u2的大小（同时调整聚焦电压，使光斑的大小和亮度适中），重复步骤1）。 指导教师签字：_______________ 数据处理 1） 分析在不同的加速电压下，光斑的偏转距离d与偏转线圈电流i的关系，画出 di关系曲线。 2） 在不同加速电压下，算出磁偏转灵敏度smd，并找出smd与u2的关系，画出 smdu2关系曲线。 【实验小结和体会】 本次实验感觉最深的是什么？ 教师评语 评分 批改教师签名： 日期： 篇三：电子束的电偏转和磁偏转 电子束的电偏转和磁偏转 实验目的： 1.掌握电子束在外加电场和磁场作用下的偏转的原理和方式。 2.观察电子束的电偏转和磁偏转现象，测定电偏转灵敏度、磁偏转灵敏度、截止栅偏压。 实验原理： 1． 电偏转的观测 电子束电偏转原理图如图（1）所示。当加速后的电子以速度v沿x方向进入电场时，将受到电场力作用，作加速运动，电子穿出磁场后，那么做匀速直线运动，最后打在荧光屏上。其电偏转的距离d与偏转电压v，加速电压va及示波管结构有关。 图（1）电子束电偏转原理 为了反响电偏转的灵敏程度，定义 e d (1) v e称为电偏转灵敏度，用mm/v为单位。e越大，电偏转的灵敏度越高。实验中d从 荧光屏上读出，记下v，就可验证d与v的线性关系。 2.磁偏转原理 电子束磁偏转原理如图（2）所示。当加速后的电子以速度v沿x方向垂直射入磁场时，将会受到洛伦磁力作用，在均匀磁场b内作匀速圆周运动，电子穿出磁场后，那么做匀速直线运动，最后打在荧光屏上。 为了反映磁偏转的灵敏程度，定义 msli (2) m称为磁偏转灵敏，用mm/a为单位。m越大，表示磁偏转系统灵敏度越高。实验 中s从荧屏上读出，测出i，就可验证s与i的线性关系。 3.截止栅偏压原理 示波管的电子束流通常通过调节负栅压ugk来控制的，调节ugk即调节“辉度调节〞电位器，可调节荧光屏上光点的辉度。ugk是一个负电压，通常在-35~45之间。负栅压越大，电子束电流越小，光点的辉度越暗。 使电子束流截止的负栅压ugk0称为截止栅偏压。 实验仪器： th-eb型电子束实验仪，示波管组件，0~30v可调直流电源，多用表 实验步骤： 1. 准备工作。 2. 电偏转灵敏度的测定。 3. 磁偏转灵敏度的测定。 4. 测定截止栅偏压。 数据记录及实验数据处理： 1．电偏转（