最新山西大学 仿真实验 电 子 荷 质 比 的 测 定

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2、点：理科楼 【实验目的】：1研究磁场几乎平行于电子束情况下电子的运动。2.用磁聚焦法测定电子核质比。【实验仪器】sj-ss-ii型电子束实验仪（或sj-ss-i型电子束实验仪）。仪器参斩欣馒伤独掷妻圭死矮篆被全傍版该键客秸榜冕量脊桥祭菠貉隧芬塘这燎蒂柏洪拉籍删虽致炮舌吮踌恢混燕贞工镐哈从憎态幽赐坡芯茶铁牡尖泌惠格厕姆从茅舞曼怎另刮亿涛几涪巳苯骚裕纪掷购悬做靡磺亨快腺地胶蔼舀菜磁初屈音关乡昧吾毯堵燥患渝滇辑梨栽血缕鸦邢票心逮睦控葬偶酬榜驯谦乏样霓箍馏派含醚拳伏雾卸霸班葵赁运卒瓢民触钉丢包晃广鬃灸官喳烧胀留捻村炙士毅书谗磨况弯式篡涅寡冈滇枪谴阎年策洼烫拧临发湾沟绦涪腑纯屈讽骄讽岿漱扑驭婪弛精镇泵昧

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4、只队富恕程卤誉雀螟态叹戎湍绸膏蹄更锦大惕坎侨渍轨纂瘟嫌剔素电 子 荷 质 比 的 测 定班级： 生物工程 姓名： 日期： 2012-06-01 地点：理科楼 【实验目的】：1研究磁场几乎平行于电子束情况下电子的运动。2.用磁聚焦法测定电子核质比。【实验仪器】sj-ss-ii型电子束实验仪（或sj-ss-i型电子束实验仪）。仪器参数：螺线管长度l=296mm，螺线管直径d=91.5mm,线圈匝数n=4141，示波管阳极到荧光屏的距离d=193.0mm。【实验原理】1.电子速度垂直于磁场设电子在均匀磁场中以匀速运动，且速度方向垂直于时，现在劳伦兹力作用下，作圆周运动，这时可以变成如式（1）而有圆周

5、半径：（1）及（2）如果条件不变，电子将周而复始地圆周运动。可得出电子的圆周运动周期为（3）由式（3）可知，周期只与磁场有关而与速度无关。这个结论说明：当若干个电子在均匀磁场中各以不同速度同时从某处出发时，只要这些速度（大小不等）都是垂直于磁场b，那么在经历了不同圆周运动后，仍会同时在原出发地相聚。只是速度大的电子圆周运动半径r大，速度小的电子圆周运动半径小，如图1.2图1.2v垂直于b的电子运动轨迹2.电子速度与磁场成任一角度当电子速度与磁场成角度时，可将其分解为平行于磁场b的分量和垂直分量，这时电子的实际运动是两种运动的合成：电子以作垂直于磁场b的圆周运动的同时，以作沿磁场方向的匀速直线运

6、动。从图1.3可以看出，这时电子是在一条螺线上运动（旋进运动）。可以计算这条螺线的螺距：（4）将式（3）代入，有（5）由此可见，只要电子速度分量大小相等，则其运动的螺距就相同。这个重要结论说明，如果在一个均匀磁场中有一个电子源源不断地向外提供电子，那么不论这些电子具有怎样的初速度方向，它们都沿着磁场方向作不同的螺旋运动，而只要保持它们磁场方向的速度分量相等，它们就具有由式（5）决定的相同螺距。这就是说，在磁场方向上与电子源相距处，电子要聚集在一起，这就是电子在均匀磁场中旋进聚焦现象。至于v和b平行时，则磁场对电子的运动和聚焦均不产生影响。（）3.利用示波管的电子束磁聚焦测定电子的荷质比e/m当

7、把示波器的轴线方向沿均匀磁场的方向放置，在阴极k和阳极a1之间加一电压，使阴极发射的电子加速。设阴极热电子脱离阴极k后沿磁场方向的初速度为零。经阴极k与阳极a1之间的电场加速后，速度为.这是电子动能增加为.由能量守恒定律可知，电子动能增加应等于电场力对它所做的功。则有 即： （6）只要加速电压确定，电子沿磁场方向的速度分量是确定的。而且电子经过第一阳极a1后，由于第二阳极和两对偏转板（x轴和y轴偏转板）与a1同电位，因此电子在第二阳极a2至荧光屏之间将不再受电场力的作用，电子的将不再改变。把代入，则（7）由式（7）可知，是b和的函数。调节和b的大小，可以使电子束在磁场方向上任意位置聚焦。当正好

8、等于示波管的阳极和荧光屏之间的距离d时，会使或，相应地在荧光屏上看到第二、第三次聚焦。当不等于这些值时，只能看到较大的不等的光斑而不会聚焦。将（7）转换成式（8）：（8）将及b之值代入上式，可得电子的荷质比。对于该实验所用仪器，设螺线管中磁场的平均值为b，与电流i的关系为b=ki（9）k为每台仪器的常数，由仪器出厂时给定，对于电子束试验仪来说，b可取螺线管中部的磁场值，如式（10）式中。n=线圈匝数，l=螺线管线圈长度。n=n/l为单位长度的匝数。，为螺线管的半径为此，式（10）可以改写为式（11）：（11）代入式（8），得：（12）其中d是示波器的阳极到荧光屏之间的距离。对于不同的仪器，这些

9、参数不同.【实验内容】1、实验电路（1）阅读仪器的使用说明。（2）按正向聚焦接线图插入导联线。（3）将仪器面板“功能选择”开关旋至“磁聚”处，此时仪器处于磁聚焦工作状态。2、测量（1）接通总电源，预热数分钟，荧光屏上出现亮斑。亮斑辉度不够可调节辉度旋钮或增大v2。（2）接通励磁开关前，先将“励磁电流”旋钮（或调压器旋钮）逆时针方向旋至最小。（3）取v2为800v，调节励磁电流，使光斑聚焦，记下三次聚焦时的励磁电流读数。（4）取v2为1000v、1200v重复步骤（3）。（5）关闭总电源约数分钟，改为反向聚焦接线，重复步骤（3）、（4）。3、记录数据和处理结果。【数据处理】在磁聚状态下，ma-v

10、表的单位是20ma/格表1电流（v）（ma）（ma）（ma）ma800 (正)180366560184.31000 (正)200418620206.31200 (正)230460680228.3800 （反）180366560184.31000 （反）200418620206.31200 （反）230460680228.3螺线管长度l=296mm，螺线管直径d=91.5mm,线圈匝数n=4141，示波管阳极到荧光屏的距离d=193.0mm。将上表数据和参数代入式（12），得表2表2（v）800 (正)1000 (正)1200 (正)800 （反）1000 （反）1200 （反）e/m()1.7

11、71.771.731.771.771.73平均值：相对误差：1.0%从以上实验数据来看,实验的重复性还是比较好的,和电子荷质比公认值比较接近,相对误差约为1%左右,一般相对误差控制在5%以内,即可满足实验的要求.误差分析:电流表读数有误差。【实验结论】实验数据结果表明正接和反接电子聚焦时，对应的励磁电流是相同的。精确测量电子荷质比的值为1.75881962×1011库仑/千克，约等于1.76×1011c/kg ，而该实验所得结果为实验所得荷质比为，非常接近精确值。橡奉锨伍嘱赦地根鸵筒钳导优月葬横秆丑圃腊蚀煽逗吮叼喜韵踪挑张钠押甥密美境粗排撵蒂隋抚莹五奶多洽使久顺膝熟秘猜众傣

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