電子荷質(zhì)比的測量總結(jié)

1、考 前 準(zhǔn) 備總成績：平時(shí)成績（70%）+考試成績（30%）用具：教材，中性筆,鉛筆，橡皮，格尺，計(jì)算器，坐標(biāo)紙考試時(shí)間：2小時(shí)，報(bào)告當(dāng)堂上交?？荚噧?nèi)容：預(yù)習(xí)，操作，數(shù)據(jù)處理及問答題 深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心歷史回眸歷史回眸18971897年年J.J.J.J.湯姆孫通過電磁偏轉(zhuǎn)的方法測量了陰極射線粒湯姆孫通過電磁偏轉(zhuǎn)的方法測量了陰極射線粒子的荷質(zhì)比，它比電解中的單價(jià)氫離子的荷質(zhì)比約大子的荷質(zhì)比，它比電解中的單價(jià)氫離子的荷質(zhì)比約大20002000倍，倍，從而發(fā)現(xiàn)了比氫原子更小的組成原子的物質(zhì)單元，定名為電從而發(fā)現(xiàn)了比氫原子更小的組成原子的物質(zhì)單元，定名為電子。精確測量電子

2、荷質(zhì)比的值為子。精確測量電子荷質(zhì)比的值為1.758819621.7588196210101111庫侖庫侖/ /千千克，根據(jù)測定電子的電荷，可確定電子的質(zhì)量。克，根據(jù)測定電子的電荷，可確定電子的質(zhì)量。 荷質(zhì)比荷質(zhì)比（e/m）：帶電體的電荷量和質(zhì)量的比值，叫做荷質(zhì)：帶電體的電荷量和質(zhì)量的比值，叫做荷質(zhì)比，比， 又稱又稱“比荷比荷”，電子的基本常數(shù)之一。，電子的基本常數(shù)之一。JJJJ湯姆遜于湯姆遜于19061906年獲諾貝爾獎(jiǎng)。年獲諾貝爾獎(jiǎng)。一一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、了解和掌握利用磁控條件測量電子荷質(zhì)比一、了解和掌握利用磁控條件測量電子荷質(zhì)比的原理及方法。的原理及方法。二、利用縱向磁場聚焦法測定電子

3、荷質(zhì)比二、利用縱向磁場聚焦法測定電子荷質(zhì)比e/me/m，運(yùn)動(dòng)的電子在磁場中要受到洛侖茲力的作用運(yùn)動(dòng)的電子在磁場中要受到洛侖茲力的作用: :二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理/ /2.12.1電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn) fqvB洛侖茲力的方向始終與電子運(yùn)動(dòng)的方向垂洛侖茲力的方向始終與電子運(yùn)動(dòng)的方向垂直，對電子不作功，但會(huì)改變電子的運(yùn)動(dòng)直，對電子不作功，但會(huì)改變電子的運(yùn)動(dòng)方向。為簡單起見，設(shè)磁場是均勻的，磁方向。為簡單起見，設(shè)磁場是均勻的，磁感應(yīng)強(qiáng)度為感應(yīng)強(qiáng)度為B B，電子的速度，電子的速度v與磁場與磁場B垂直，垂直，電子在洛侖茲力的作用下作圓周運(yùn)動(dòng)，洛電子在洛侖茲力的作用下作圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力

4、就是向心力：侖茲力就是向心力：2mvqvBR電子回旋半徑為：電子回旋半徑為： 電子回旋周期為：電子回旋周期為： mvReB2 mTeB結(jié)論：電子的回旋周期和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、荷質(zhì)比有關(guān)，和速結(jié)論：電子的回旋周期和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、荷質(zhì)比有關(guān)，和速度無關(guān)度無關(guān) 二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理/ /2.22.2荷質(zhì)比的測量荷質(zhì)比的測量 當(dāng)電子速度當(dāng)電子速度v v與磁場與磁場B B有一定夾角進(jìn)入磁場后，將作螺旋運(yùn)動(dòng)有一定夾角進(jìn)入磁場后，將作螺旋運(yùn)動(dòng) mvReB2 mTeBhvT回旋半徑為：回旋半徑為： 回旋周期：回旋周期：螺距為：螺距為：222AeVhvmmTeB22AeVvvm加速電壓加速電壓V VA2A2較

5、大，有幾千伏，所以較大，有幾千伏，所以 相對來說很小，相對來說很小，v所以在所以在B B一定的時(shí)，各電子的回旋半徑不一樣，但是它們的一定的時(shí)，各電子的回旋半徑不一樣，但是它們的螺距和回旋周期也相等，也就是說經(jīng)過一個(gè)周期后，同時(shí)從螺距和回旋周期也相等，也就是說經(jīng)過一個(gè)周期后，同時(shí)從電子槍發(fā)射出來但是運(yùn)動(dòng)方向不同的電子，又交匯在同一點(diǎn)，電子槍發(fā)射出來但是運(yùn)動(dòng)方向不同的電子，又交匯在同一點(diǎn)，這就是這就是磁聚焦磁聚焦 h是是B和和VA2的函數(shù)，調(diào)節(jié)的函數(shù)，調(diào)節(jié)B和和VA2，可以使電子束在磁場方向，可以使電子束在磁場方向上的任意位置聚焦。當(dāng)螺距上的任意位置聚焦。當(dāng)螺距h剛好等于示波管的第二陽極到熒剛好等

6、于示波管的第二陽極到熒光屏之間的距離光屏之間的距離d時(shí)，可以看到電子束在熒光屏上聚成一小亮?xí)r，可以看到電子束在熒光屏上聚成一小亮點(diǎn)點(diǎn)(電子束已聚焦電子束已聚焦)，當(dāng)，當(dāng)B值增加到值增加到26倍時(shí)，會(huì)使倍時(shí)，會(huì)使h=1/2d、h=1/3d、h=1/4d、h=1/5d或或h=1/6d，相應(yīng)地可在熒光屏上看到，相應(yīng)地可在熒光屏上看到第二次聚焦、第三次聚焦、第四次聚焦、第五次聚焦、第六第二次聚焦、第三次聚焦、第四次聚焦、第五次聚焦、第六次聚焦。當(dāng)次聚焦。當(dāng)h不等于這些值時(shí)不等于這些值時(shí), 只能看到圓圈的光斑，電子束只能看到圓圈的光斑，電子束不會(huì)聚焦。由螺距表達(dá)式可得：不會(huì)聚焦。由螺距表達(dá)式可得： 22

7、228AVemh B222282AAeVhmV mmeBB e測量公式測量公式螺距螺距測量公式測量公式22228AVemh B0022LBn ILD2222022228INhDLVmeA）（NnL其中：其中：0：真空磁導(dǎo)率，：真空磁導(dǎo)率，n0：勵(lì)磁線圈匝密度，：勵(lì)磁線圈匝密度，N：勵(lì)磁線圈總匝數(shù)，：勵(lì)磁線圈總匝數(shù)，I為勵(lì)磁電流，為勵(lì)磁電流， D為勵(lì)磁線圈平均直徑，為勵(lì)磁線圈平均直徑，L為勵(lì)磁線圈長度為勵(lì)磁線圈長度（1 1）（2 2）勵(lì)磁線圈長度（不包括前后擋板厚度）勵(lì)磁線圈長度（不包括前后擋板厚度）L L=215mm=215mm。（3 3）h= =d=180mm=180mm。（4 4）勵(lì)磁線圈

8、骨架外直徑：）勵(lì)磁線圈骨架外直徑：D D =96mm=96mm。 (5)(5)總匝數(shù)總匝數(shù) 標(biāo)在線圈上標(biāo)在線圈上720410N A四、四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五五 使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)1 1本實(shí)驗(yàn)儀內(nèi)示波管電源電路存在高壓，勵(lì)磁電路存在直流本實(shí)驗(yàn)儀內(nèi)示波管電源電路存在高壓，勵(lì)磁電路存在直流大電流，在安裝示波管和實(shí)驗(yàn)接線時(shí)應(yīng)在關(guān)閉實(shí)驗(yàn)儀電源情大電流，在安裝示波管和實(shí)驗(yàn)接線時(shí)應(yīng)在關(guān)閉實(shí)驗(yàn)儀電源情況下進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)儀通電后，切勿觸及示波管座、亥姆霍茲況下進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)儀通電后，切勿觸及示波管座、亥姆霍茲線圈的金屬部分，以免電擊危險(xiǎn)。線圈的金屬部分，以免電擊危險(xiǎn)。2 2 、在作磁聚焦及電子荷質(zhì)比、在作磁

9、聚焦及電子荷質(zhì)比e/me/m的測定實(shí)驗(yàn)時(shí)，時(shí)間不宜的測定實(shí)驗(yàn)時(shí)，時(shí)間不宜太長，控制在太長，控制在3 3分鐘內(nèi)，應(yīng)避免長時(shí)間施加勵(lì)磁電流，當(dāng)勵(lì)磁分鐘內(nèi)，應(yīng)避免長時(shí)間施加勵(lì)磁電流，當(dāng)勵(lì)磁電流較大時(shí)，及時(shí)記錄聚焦電流值，記錄完一組數(shù)據(jù)后，及電流較大時(shí)，及時(shí)記錄聚焦電流值，記錄完一組數(shù)據(jù)后，及時(shí)將勵(lì)磁電流調(diào)到時(shí)將勵(lì)磁電流調(diào)到0 0，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉勵(lì)磁電流開關(guān)，以，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉勵(lì)磁電流開關(guān)，以免勵(lì)磁線圈過熱而燒壞。免勵(lì)磁線圈過熱而燒壞。3 3示波管輝度調(diào)節(jié)適中，以免影響熒光屏的使用壽命。示波管輝度調(diào)節(jié)適中，以免影響熒光屏的使用壽命。五、思考題五、思考題1、實(shí)驗(yàn)過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)找不到光點(diǎn)（光斑）的情況，分析、實(shí)驗(yàn)過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)找不到光點(diǎn)（光斑）的情況，分析可能的原因和解決的辦法。