2023年电子束的偏转实验报告.docx

电子束的偏转实验报告 篇一：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（va800伏） 水平电偏转灵敏度d-v曲线： 垂直电偏转灵敏度d-v曲线： 电偏转（va1000伏）垂直电偏转：2. 2.磁偏转（va800伏）磁场励磁线圈电阻r=210欧姆磁偏转（va1000伏）注：偏移量d或s等于加电压时的光点坐标与0伏电压的光点坐标的差值。 3.截止栅偏压：99.73v。 结论： 不同阳极电压下的水平电偏转灵敏度和垂直电偏转灵敏度的d-v成线性关系。 篇二：电子束的偏转与聚焦(北京科技大学物理实验报告) 北京科技大学实验报告 实验名称：电子束的偏转与聚焦 实验目的、实验原理（见预习报告） 实验数据及数据分析（数据及图见附页） A． 电偏转的观测 由图1、2、3、5可以清楚得看出，当阳极电压Uz不变时，偏转电压随偏转量的增大线性变化。第4张图可以看出，我测量的第五组数据是有问题的。所以，我就放弃了第五组数据，作出了图5。 然后我分析了一下不同阳极电压下偏转电压随偏转量变化快慢。显然，斜率即电偏转灵敏度，分别为：0.105,0.0915，0.082, 0.0753, 斜率是随着阳极电压的增大而减小的。为了清晰明了，我把两者的关系用图表示出来 上图说明阳极电压与图1,2,3,5的电偏转灵敏度之间几乎是成线性变化的。 阳极电压的增大导致了初速度的增加，而初速度越大偏转就越难，因而偏转灵敏度越小。 偏转距离De和偏转电压Ud是成线性变化的。至于De与阳极电压Uz的关系，根据图1,2,3,5中的公式，可以知道，当偏转电压Ud为10V时，Dz分别为：1.025，0.912，0.785, 0.744，所以根据以下图可知： 当偏转电压相同时，随着阳极电压的增大，偏转量增减少。 B 磁偏转的观测 图6,7,8是磁偏转观测局部的图。这三张图说明了，偏转电流与偏转量是成一次函数关系变化的。以下图表示的是图6,7,8的斜率即磁偏转灵敏度与阳极电压的关系： 显然，三个数据几乎是在一条直线上，所以磁偏灵敏度是和阳极电压成线性的。并且随着阳极电压的增大磁偏灵敏度减小。阳极电压增大导致电子速度的增大，电子就越不容易被偏转。 当Uz不变时，Dm随着偏转电流I的增大而增大；当I不变时，Dm随着Uz的变大而减小，如图：（取I为100mA为基点） C 电聚焦的观测 由于聚焦是一种直观的感受，所以何时真正地聚焦了就属于自己的感觉了。由图9可以看出，各个数据之间的相关程度R2=0.9812，相关性较低。但它们仍然是线性相关的。随着阳极电压的增大，聚焦电压随之增大。 D 磁聚焦的观测 此实验过程中需要注意一个重要的步骤：在磁聚焦之前要先调节原来有的那个聚焦旋钮，使得荧光屏上出现光斑，就是使光扩散开来。如果不按此步骤就不会有明显的聚焦过程，实验结果就会很不准确。 图10展示的是阳极电压与聚焦电流的关系，可以知道两者是一次函数关系。据此关系可 以通过聚焦电流估算出阳极电压的大小。 例题中电子荷质比的计算如下： 由公式求出B=4π×107×650÷ U和I的关系， 那么e/m平均值为1.01897E+11C/kg 实验总结 本实验的数据处理过程比较容易，主要就是几个量之间的线性关系。但实验的四局部内容教会我怎样使用电和磁的方法来实现电子的偏转和聚焦。这种方法是以后研究中经常要用到的。 实验中要注意的内容也不是很多，就是辉度不能太大，这是为了防止荧光屏的损坏。实验中最困难的要算是万用表的调零了。我那时就想，DZS-B电子束实验仪的Y调节为何不装个微调呢。只要我稍微调一下旋钮，就从正的一点几伏跑到了负的一点几伏，要调到十几毫伏甚至是几毫伏相当困难。而且，整个工程中调零工作有N屡次。 实验的总体构成很简单，我们两个的合作也很顺利。 A 磁偏转的测量数据如下 篇三：电子束的偏转与聚集现象实验报告 电子束的偏转与聚集现象实验报告