電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究

1、 專 題 實 驗 究 與 創(chuàng) 新 物理與電信工程學(xué)院 物理1202班 電子束的偏轉(zhuǎn)與聚焦研究 姓名：杜超、雷鋼、郝亞茹 年級：物理1202 專業(yè)：物理學(xué) 指導(dǎo)老師：周平和【摘要】：【關(guān)鍵字】：電偏轉(zhuǎn)、磁偏轉(zhuǎn)、電聚焦、磁聚焦、荷質(zhì)比。【正文】 一、陰極射線管的基本結(jié)構(gòu) 示波器動態(tài)顯示隨時間變化的電壓信號思路是將電壓加在電極板上，極板間形成相應(yīng)的變化電場，使進入這變化電場的電子運動情況相應(yīng)地隨時間變化，最后把電子運動的軌跡用熒光屏顯示出來。示波器主要由示波管和復(fù)雜的電子線路構(gòu)成。示波器的基本結(jié)構(gòu)見圖1。 圖（1）示波器的基本結(jié)構(gòu)(1) 2實驗內(nèi)容 V2S/mmV09182736456372900v

2、04.17.51215.118.923.527.41200v03.15.58.411.614.217.620.4V2S/mmV09182736456372900v07.113.619.625.431.338.244.71200v04.39.113.918.323.227.833.4圖中畫出了某一方向散離軸線的電子的運動軌跡。電子在電場中受到與電力線相切的電場力F的作用，現(xiàn)在將F分為軸向分量Fz和徑向分量Fr，F(xiàn)z使電子沿軸向加速運動，而Fr在電子透鏡前半部，使電子運動軌道靠近Z軸彎曲，在電子透鏡后半部，則背離Z軸。由于Fz的作用，電子一直處于加速狀態(tài)，所以在電子透鏡后半部，電子停留時間較短，徑

3、向力的總效果將使電子運動軌道向Z軸方向彎曲。因此，電子透鏡對電子束起著聚焦作用。電子束通過電子透鏡能否聚焦熒光屏上，與第一陽極電壓V1和第二陽極電壓V2的單值無關(guān)，僅取決與它們的比值V1/V2，改變第一陽極與第二陽極的電勢差，相當(dāng)于改變電子透鏡的焦距，選擇合適的V1 與V2的比值，就可以使電子束的匯聚點恰好落在示波器的熒光屏電子電力線等位線ZFrFFzFzFrF電力線ZV1V2 V1V2A1A1A2A2等位面誤差計算：=(1.76-1.71)/1.76 100% 2.8%數(shù)據(jù)處理：對第一組數(shù)據(jù)：，,得到磁場強度=.得到電子的荷質(zhì)比同理得：第二組：I=0.48A,荷質(zhì)比=1.67第三組：I=0.

4、26A,荷質(zhì)比=1.70第四組：I=0.545A,荷質(zhì)比=1.72則電子荷質(zhì)比 相對誤差 E= 7、 實驗結(jié)論在不同陽極電壓下，偏轉(zhuǎn)靈敏度會不同，增加加速電壓后，對同樣的偏轉(zhuǎn)度，需要更大的偏轉(zhuǎn)電壓，也就是增加了偏轉(zhuǎn)電壓的變化幅度，因而增加了靈敏度。 3、電聚焦與磁聚焦的原理是電聚集是利用同性電域相互排斥的原理來實現(xiàn)的，磁聚集應(yīng)該沒有使用的吧，有磁偏轉(zhuǎn)，利用磁場對電流的作用力來實現(xiàn)的。 4、眾所周知，快速運動的電子會在陰極射線管的熒光屏上留下運動的痕跡，可以利用觀察此光跡的方法來研究電子在電場和磁場中的運動規(guī)律。本實驗儀采用的陰極射線管為8SJ31J示波管。以此管中軸線為基準線（Z軸方向），所施

5、加的電場可分為縱向電場（可分加速電場和聚焦電場），橫向電場（可分水平和垂直偏轉(zhuǎn)電場，即X軸方向電場和Y軸方向電場）；所施加的磁場可分為縱向磁場（聚焦磁場）和 橫向磁場（水平偏轉(zhuǎn)磁場）。通過對上述各電場與磁場的組合，實驗儀可完成電聚焦特性的測定，水平電偏轉(zhuǎn)靈敏度的測定，垂直電偏轉(zhuǎn)靈敏度的測定，磁偏轉(zhuǎn)靈敏度的測定，截止柵偏壓的測定等實驗。利用縱向磁場聚焦法可測定電子荷質(zhì)比e/m，同時還可觀察在縱向磁場的作用下，電子束旋轉(zhuǎn)式前進并聚焦的特性。【參考文獻】1陳秉乾,舒幼生,胡望雨.電磁學(xué)專題研究.高等教育出版社.2001.12（2003重?。?LB-EB3電子束實驗儀使用說明書.南京浪博科教儀器研究所.2005.064吳俊林，綜合提高物理實驗，科學(xué)出版社，2012.6.(第三版)5王少華，孫彥清，普通物理教程，西北工業(yè)大學(xué)出版社19