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實驗報告基本模板實驗報告基本模板 實驗報告姓名張偉楠同組姓名班級F0703028實驗日期xx 04 14學號5 070309108實驗成績指導老師批閱日期磁聚焦法測定電子荷質比 實 驗目的 1 掌握在光學平臺上組裝 調整光的衍射實驗光路 2 觀察不同條件下產生的衍射 歸納總結單縫衍射現(xiàn)象的規(guī)律和特點 3 學習利用光電元件測量相對光強的實驗方法 研究單縫衍射中 相對光強的分布規(guī)律 4 學習微機自動控制測衍射光強分布譜和相 關參數 實驗原理 1 示波管本實驗所用的8SJ31型示波管由陰極K 柵極G 加速電極 第一陽極A1和第二陽極A 2 X向偏轉板Dx Y向偏轉板Dy組成 2 電子射線的磁聚焦原理 偏轉電場為零 I 在示波管外套一個 通用螺線管 使在電子射線前進的方向產生一個均勻磁場 可以認 為電子離開第一聚焦點F1后立即進入電場為零的均勻磁場中運動 I I 在均勻磁場B中以速度運動的電子 受到洛侖茲力F的作用 1 當v和B平行時 F等于零 電子的運動不受磁場的影響 仍以 原來的速度v作勻速直線運動 當v和B垂直時 力F垂直于速度v和磁 感應強度B 電子在垂直于B的平面內作勻速圓周運動 維持電子作 圓周運動的力就是洛侖茲力 即 2 電子運動軌道的半徑為 3 電子繞圓一周所需的時間 周期 T為 4 從 3 4 兩式可見 周期T和電子速度v無關 即在均勻磁場中不同速度 的電子繞圓一周所需的時間是相同的 但速度大的電子所繞圓周的 半徑也大 因此 已經聚焦的電子射線繞一周后又將會聚到一點 I II 在一般情況下 電子束呈圓錐形向熒光屏運動 如電子速度v和 磁感應強度B之間成一夾角 此時可將v分解為與B平行的軸向速度v v vcos 和與B垂直的徑向速度v v vsin v 使電 子沿軸方向作勻速運動 而v 在洛侖茲力的作用下使電子繞軸作圓 周運動 合成的電子軌跡為一螺旋線 其螺距為 5 對于從第一聚焦點F1出發(fā)的不同電子 雖然徑向速度v 不同 所走的圓半徑R也不同 但只要軸向速度v 相等 并選擇合適的 軸向速度v 和磁感應強度B 改變v的大小 可通過調節(jié)加速電壓Ua 改變B的大小可調節(jié)螺線管中的勵磁電流I 使電子在經過的路 程l中恰好包含有整數個螺距h 這時電子射線又將會聚于一點 這 就是電子射線的磁聚焦原理 3 零電場法測定電子荷質比因為 很小 可以近似認為電子在均勻 磁場中運動時 具有相同的軸向速度v 2eUam 由前述原理 通 過改變勵磁電流I 可以改變螺距h 2 meB 2eUam 而增大B 使電 子在磁場作用下旋轉2周 3周后聚焦在熒光屏上 而考慮有限長螺線管軸線中點的磁感應強度后 可得到em kUaI2 c kg 其中k n2 L2 D2 2l2N2 1014 其中L為螺線管長度 D為螺線 管直徑 l為F1與光屏之間的距離 N為螺線管總匝數 實際實驗時 為了降低誤差 將第二次 第三次聚焦時的勵磁電流 折算成第一次聚焦的平均勵磁電流I 即平均值I I1 I2 I31 2 3 而為了抵消地磁場對實際測量造成的影響 每次測量均需改變螺線 管磁場方向取得兩組數據后取均值 4 電場偏轉法測定電子荷質比在示波管的X偏轉板上加以交流電壓 使電子獲得偏轉速度Vx 螺線管未通電流時 因電子偏轉在熒光 屏上出現(xiàn)一條亮線 接通勵磁電流后 電子沿不同螺旋線運動 亮線開始轉動 轉過角 度 時 電子匯聚到一點 故可以獲得電子荷質比em 8 2Ual2B2 B 2 cUa2 其中 是亮線轉過的角度 而l不明