示波管工作原理

1、示波管工作原理示波管工作原理寶雞高新實(shí)驗(yàn)中學(xué)寶雞高新實(shí)驗(yàn)中學(xué) 付倉(cāng)書(shū)付倉(cāng)書(shū)- - -+ +- -+ + +- -xxyy示波管的結(jié)構(gòu)示波管的結(jié)構(gòu)電子槍電子槍陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極豎直偏轉(zhuǎn)電極豎直偏轉(zhuǎn)電極水平偏轉(zhuǎn)電極水平偏轉(zhuǎn)電極熒光屏熒光屏互動(dòng)探究互動(dòng)探究示波管結(jié)構(gòu)示波管結(jié)構(gòu)示波管原理圖示波管原理圖YLU1+-SdY2Y1電子是如何運(yùn)動(dòng)的呢？電子是如何運(yùn)動(dòng)的呢？在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中?勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)出了偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后出了偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后?勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)如何求偏轉(zhuǎn)位移呢？在加速場(chǎng)中在加速場(chǎng)中?加速運(yùn)動(dòng)加速運(yùn)動(dòng)YLU1+-Sdy1y2v0v0vyv vv v0 0v vyx xv v0 0

2、-qm l+-dUm lv v0 0d+ + + + + +- - - - - -qv vv v0 0v vy l l/ /2 2LUy/試推導(dǎo)偏轉(zhuǎn)位移試推導(dǎo)偏轉(zhuǎn)位移y/示波管工作原理示波管工作原理加速電場(chǎng)中：由動(dòng)能定理加速電場(chǎng)中：由動(dòng)能定理偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中：偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中：水平方向水平方向: 豎直方向豎直方向:加速度加速度偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中位移偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中位移：飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)位移：飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)位移：電子在熒光屏的位置：電子在熒光屏的位置：21012qUmv0 1Lv t2221111124U LyatU d22222112yU eLU SLyv ttmdUU d2eUeEammd21211(2 )4U LYyyL

3、SU dYLU1+-Sdy1y2v0v0vy或：由圖知：或：由圖知： 即：當(dāng)即：當(dāng)U1一定時(shí)一定時(shí)Y與與U2成正比，所以示波管可成正比，所以示波管可以測(cè)電壓。以測(cè)電壓。 分析可知示波管的靈敏度為分析可知示波管的靈敏度為 小結(jié)：改變小結(jié)：改變U2可以控制電子打在熒光屏豎直方可以控制電子打在熒光屏豎直方向的位置，改變向的位置，改變Ux可以控制電子打在熒光屏水可以控制電子打在熒光屏水平方向的位置。平方向的位置。200tanyveU Lvmdv211()tan(2 )24U LLYSLSU d2Ud討論探究討論探究1、如果偏轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)過(guò)、如果偏轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)過(guò)90變成水平電場(chǎng)，這時(shí)偏轉(zhuǎn)電壓可以控制變成水平電場(chǎng)，這

4、時(shí)偏轉(zhuǎn)電壓可以控制電子在什么方向的位置？電子在什么方向的位置？2、如果在偏轉(zhuǎn)電極、如果在偏轉(zhuǎn)電極Y、Y上加按正弦規(guī)律變化的電壓上加按正弦規(guī)律變化的電壓U0=Umsint時(shí)，時(shí)，X、X上不加電壓。光斑偏轉(zhuǎn)位移上不加電壓。光斑偏轉(zhuǎn)位移Y按什么規(guī)律按什么規(guī)律變化？由于視覺(jué)暫留熒光屏上實(shí)際出現(xiàn)什么現(xiàn)象？變化？由于視覺(jué)暫留熒光屏上實(shí)際出現(xiàn)什么現(xiàn)象？3、如果在熒光屏處是一個(gè)貼有方格紙的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)且能接受到電、如果在熒光屏處是一個(gè)貼有方格紙的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)且能接受到電子的圓筒，紙上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？子的圓筒，紙上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？4、如果在、如果在X、X上加上如圖（一）的電壓，上加上如圖（一）的電壓，Y、Y上加上正弦交上加

5、上正弦交流電，且二者周期相同。熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如果流電，且二者周期相同。熒光屏上出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如果Tx=2TY情情況又怎樣？況又怎樣？UXt0UY（水平方向）（水平方向）（豎直亮線）（豎直亮線）（正弦曲線）（正弦曲線）（一個(gè)完整的正弦波、一個(gè)完整的正弦波、兩個(gè)完整的正弦波）兩個(gè)完整的正弦波）（圖一）（圖一）(圖二圖二)UytUxt分析帶電粒子隨電壓變化其位置情況三、示波管的原理三、示波管的原理產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速飛飛行的行的電子束電子束待顯示待顯示的的電壓信號(hào)電壓信號(hào)鋸齒形鋸齒形掃掃描電壓描電壓使電子沿使電子沿Y Y方向方向偏移偏移使電子沿使電子沿x x方向方向偏移偏移三、示波管的原理三、示

6、波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比YY高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y Y方方向向向上向上偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，而在之間不加電壓，而在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使YY的電勢(shì)比的電勢(shì)比Y Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在

7、電極XXXX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比YY高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YYYY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高，電高，電子將打在熒光屏的什么位置？子將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X X方方向向向里向里偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YYYY之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使Y Y的電勢(shì)比的電勢(shì)比Y

8、Y高，電子高，電子將打在熒光屏的什么位置？將打在熒光屏的什么位置？ 如果在電極如果在電極 YYYY之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使XX的電勢(shì)比的電勢(shì)比X X高，電高，電子將打在熒光屏的什么位置？子將打在熒光屏的什么位置？電子沿電子沿X X方方向向向外向外偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會(huì)，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？看到什么圖形？0tt0tt1 1電子沿電子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移三、示波管的

9、原理三、示波管的原理2 2、如果在電極、如果在電極XXXX之間不加電壓，但在之間不加電壓，但在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，在熒光屏上會(huì)，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？看到什么圖形？t t1 1tttt2 2電子沿電子沿Y Y方向方向向下向下偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？0tt0tt1 1電子沿電子沿Y Y方向方向向上向上偏，沿偏，沿X X方向

10、方向向里向里偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？t t1 1tttt2 2電子沿電子沿Y Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之間加之間加不變電壓不變電壓，使，使XX的電勢(shì)的電勢(shì)比比X X高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？高，在熒

11、光屏上會(huì)看到什么圖形？電子沿電子沿Y Y方向方向向向上向下上向下偏，沿偏，沿X X方向方向向外向外偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理4 4、如果在、如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在同時(shí)在XXXX之間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓，在熒，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？光屏上會(huì)看到什么圖形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt21515、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，如果在YYYY之間加如圖之間加如圖所示的所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在，同時(shí)在XXXX之間加如圖所示的之間加如圖所示的鋸齒形電壓鋸齒形電壓，使，使X

12、 X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高，在熒光屏上會(huì)高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？看到什么圖形？例與練例與練UxtOt1t21515、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，如果在YYYY之間加如圖之間加如圖所示的所示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在，同時(shí)在XXXX之間加如圖所示的之間加如圖所示的鋸齒形電壓鋸齒形電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高，在熒光屏上會(huì)高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？看到什么圖形？例與練例與練UxtOt1t2XYO0tt0tt1 1t t1 1tttt2 297年全國(guó)高考題：（年全國(guó)高考題：（12分）如圖分）如圖1所示，真空室中電所示，真空室中電極極K發(fā)出的電子（初速不計(jì)）經(jīng)過(guò)發(fā)

13、出的電子（初速不計(jì)）經(jīng)過(guò)U01000伏的加伏的加速電場(chǎng)后，由小孔速電場(chǎng)后，由小孔S沿兩水平金屬板沿兩水平金屬板A、B間的中心間的中心線射入。線射入。A、B板長(zhǎng)板長(zhǎng)l0.20米，相距米，相距d0.020米，加米，加在在A、B兩板間電壓兩板間電壓u隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的變化的u-t圖線如圖圖線如圖2所所示。設(shè)示。設(shè)A、B間的電場(chǎng)可看作是均勻的，且兩板外無(wú)間的電場(chǎng)可看作是均勻的，且兩板外無(wú)電場(chǎng)。在每個(gè)電子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)電場(chǎng)。在每個(gè)電子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)可視作恒定的。兩板右側(cè)放一記錄圓筒，筒在左側(cè)邊可視作恒定的。兩板右側(cè)放一記錄圓筒，筒在左側(cè)邊緣與極板右端距離緣與極板右端距離

14、b0.15米，筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)米，筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期動(dòng)，周期T0.20秒，筒的周長(zhǎng)秒，筒的周長(zhǎng)s0.20米，筒能接收米，筒能接收到通過(guò)到通過(guò)A、B板的全部電子。板的全部電子。 （1）以）以t0時(shí)（見(jiàn)圖時(shí)（見(jiàn)圖2，此時(shí)，此時(shí)u0）電子打到圓筒）電子打到圓筒記錄紙上的點(diǎn)作為記錄紙上的點(diǎn)作為xy坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并取坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并取y軸豎直軸豎直向上。試計(jì)算電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)的向上。試計(jì)算電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)的y坐標(biāo)坐標(biāo)和和x坐標(biāo)。（不計(jì)重力作用）坐標(biāo)。（不計(jì)重力作用） （2）在給出的坐標(biāo)紙（圖）在給出的坐標(biāo)紙（圖3）上定量地畫(huà)出電子打到記錄紙上定量地畫(huà)出電子打到記錄紙上的點(diǎn)形成的

15、圖線。上的點(diǎn)形成的圖線。 解解:（1）計(jì)算電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)）計(jì)算電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)0為電子沿為電子沿A、B板的中心線射入電場(chǎng)時(shí)的初速度板的中心線射入電場(chǎng)時(shí)的初速度, 則則 電子在中心線方向的運(yùn)動(dòng)為勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子穿過(guò)電子在中心線方向的運(yùn)動(dòng)為勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子穿過(guò)A、B板的板的時(shí)間為時(shí)間為t0則則 L0t0 電子在垂直電子在垂直A、B板方向的運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)于恰能板方向的運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)于恰能穿過(guò)穿過(guò)A、B板的電子，在它通過(guò)時(shí)加在兩板間的電壓板的電子，在它通過(guò)時(shí)加在兩板間的電壓uc應(yīng)滿(mǎn)足應(yīng)滿(mǎn)足 聯(lián)立聯(lián)立、式解得式解得uc（2d2）/（L2）U020伏伏

16、 20012m veU201122ceudtmd此電子從此電子從A、B板射出時(shí)沿板射出時(shí)沿y方向的分速度為方向的分速度為 此后，此電子作勻速直線運(yùn)動(dòng)，它打在記錄紙上的點(diǎn)此后，此電子作勻速直線運(yùn)動(dòng)，它打在記錄紙上的點(diǎn)最高，設(shè)縱坐標(biāo)為最高，設(shè)縱坐標(biāo)為y，由圖（，由圖（1）可得）可得 由以上各式解得由以上各式解得 從題給的從題給的u-t圖線可知，加于兩板電壓圖線可知，加于兩板電壓u的周期的周期T00.10秒秒,u的最大值的最大值um100伏伏,因?yàn)橐驗(yàn)閡cum在一個(gè)周期在一個(gè)周期T0內(nèi)，只有開(kāi)始的一段時(shí)間間隔內(nèi)，只有開(kāi)始的一段時(shí)間間隔t內(nèi)有電內(nèi)有電子通過(guò)子通過(guò)A、B板板 00ye Uvtm d02y

17、dyvbv2.52bddycmL0cmutTu 因?yàn)殡娮哟蛟谟涗浖埳系淖罡唿c(diǎn)不止一個(gè)，根因?yàn)殡娮哟蛟谟涗浖埳系淖罡唿c(diǎn)不止一個(gè)，根據(jù)題中關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)與起始記錄時(shí)刻的規(guī)定，第一據(jù)題中關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)與起始記錄時(shí)刻的規(guī)定，第一個(gè)最高點(diǎn)的個(gè)最高點(diǎn)的x坐標(biāo)為坐標(biāo)為: x1（t）S/T2厘米厘米 第二個(gè)最高點(diǎn)的第二個(gè)最高點(diǎn)的x坐標(biāo)為坐標(biāo)為: x2（tT0）S/T12厘米厘米 第三個(gè)最高點(diǎn)的第三個(gè)最高點(diǎn)的x坐標(biāo)為坐標(biāo)為 x3（t2T）S/T22厘米厘米由于記錄筒的周長(zhǎng)為由于記錄筒的周長(zhǎng)為20厘米，所以第三個(gè)最高點(diǎn)厘米，所以第三個(gè)最高點(diǎn)已與第一個(gè)最高點(diǎn)重合，即電子打到記錄紙上的最已與第一個(gè)最高點(diǎn)重合，即電子打到記

18、錄紙上的最高點(diǎn)只有兩個(gè)，它們的高點(diǎn)只有兩個(gè)，它們的x坐坐標(biāo)分別由標(biāo)分別由和和表示表示 （2）電子打到記錄紙上）電子打到記錄紙上所形成的圖線，如圖（所形成的圖線，如圖（2）所示。所示。電子從陰極電子從陰極K由靜止經(jīng)由靜止經(jīng)U0=5000V的電壓加速的電壓加速后，沿平行于板面的方向從中央射入兩塊長(zhǎng)后，沿平行于板面的方向從中央射入兩塊長(zhǎng)L1=10cm、間距間距d=4cm的平行金屬板的平行金屬板A、B之間，在離金屬板邊緣之間，在離金屬板邊緣L2=75cm處放置一個(gè)直徑處放置一個(gè)直徑D=20cm、帶有紀(jì)錄紙的圓筒。、帶有紀(jì)錄紙的圓筒。整個(gè)裝置放在真空內(nèi)，如圖所示，若在金屬板上加整個(gè)裝置放在真空內(nèi)，如圖所

19、示，若在金屬板上加UAB =1000cos2t V的交流電壓，并使圓筒繞中心軸按圖的交流電壓，并使圓筒繞中心軸按圖示方向以示方向以n=2r/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，分析電子在紀(jì)錄紙上的軌跡勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，分析電子在紀(jì)錄紙上的軌跡形狀并畫(huà)出出從形狀并畫(huà)出出從t=0開(kāi)始的開(kāi)始的1s內(nèi)所紀(jì)錄到的圖形。內(nèi)所紀(jì)錄到的圖形。U0KABL1dL2P1 1、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，如果在YYYY之間加如圖所之間加如圖所示的示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在，同時(shí)在XXXX之間加如圖所示的之間加如圖所示的鋸鋸齒形電壓齒形電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高，在熒光屏上會(huì)看高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？到什么圖形？例與練例與練U Ux xt tO Ot t1 1t t2 21 1、如圖所示的示波管，如果在、如圖所示的示波管，如果在YYYY之間加如圖所之間加如圖所示的示的交變電壓交變電壓，同時(shí)在，同時(shí)在XXXX之間加如圖所示的之間加如圖所示的鋸鋸齒形電壓齒形電壓，使，使X X的電勢(shì)比的電勢(shì)比XX高，在熒光屏上會(huì)看高，在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？到什么圖形？例與練例與練U Ux xt tO Ot t1 1t t2 2XYO0tt0tt1 1t t1 1tttt2 2真空室中電極真空室中電極K K發(fā)出電子（初速不計(jì)），發(fā)出電子（初速不計(jì)），經(jīng)