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文档简介

1 / 7 电子束实验实验报告 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,则其最后速度 vz可根据功能原理求出来,即 eUA?移项后得到 vz? 2 12mvz 2 2eUA 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,如图所示若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,则电子在电容器中所受到的偏转力为 Fy?eE? 2 / 7 eU d ?根据牛顿定律 Fy?m?y?因此 ?y eU d eU 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 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,如图里的 F 点整理以上各式可得到电子偏离 z 轴的距离 N?KE U UA Ll?l? 1? 2d?2L? 式中 KE? 是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常量所以电3 / 7 场偏转的特点是:电子束线偏离 z 轴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,如图所示假定使电子偏转的磁 场在 l范围内均匀分布,则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 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 B?kI 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、式代人式,再根据图的几何关系加以整理和化简,可得到电于偏离 z轴的距离 N?KM I A Llk?l?e 1? ?2?2L?m 式中 KM? 也是一个与偏转系统几何尺寸有关的常量所以磁4 / 7 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: 加速电压不变时,偏转距离与偏转电压是否成正比, 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 偏转距离 N单位 偏转电压 Vy 单位 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: 加速电压不变时,偏转距离与偏转电流是否成正比, 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 偏转距离 D单位 偏转电压 VD单位,偏转电流 ID 5 / 7 单位 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 D1?K1?D2?K2?D3?K3=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 D1?K1?D2?K2?D3?K3=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。 605 舍:海霞,晓珍,春云,文静 实验九、电子束的偏转 实验时间: 2016. 11 . 25 实验项目名称: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】 研究带电粒子在电场及磁场中偏转的规律。 了解电子阴极射线管的结构和原理。 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-电子束实验仪。 【实验原理及预习问题】 6 / 7 电偏转有什么特点?它主要用在哪些器件中? 在电偏转实验中如何进行仪器的校准调零? 在磁偏转实验中如何进行仪器的校准调零? 简述电、磁偏转的优缺点。 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,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的关系,画出 D?Udx 关系曲线。 2)对不同加速电压,算出 x 方向的电偏转灵敏度。并分析 SED与 U2之间的关系。 磁偏转: 7 / 7 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,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

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