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时间：2018-07-11
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1、MATLAB物理实验磁聚焦法测定电子荷质比e/m信息与计算科学专业2012年11月10号物理实验报告温度：20湿度：69班级：信计1102姓名：学号：1108060226实验名称：磁聚焦法测定电子荷质比e/m一．目的要求：了解电子射线的磁聚焦原理；了解示波管的构造和使用；学习用磁聚焦法测定电子的荷质比。二．仪器与用具：DHZB-B型电子荷质比测试仪电源；长直螺线管；阴极射线示波管；直流稳压电流；直流电流表（0A～3A）；装有选择开关及换向开关的接线板；导线等。三．实验原理带电粒子在磁场中运动要受到洛伦兹力的作用f=evBsin2、>是电子速率方向与磁感应强度方向的夹角1)当sin=0时，f=0表明速度方向与磁场方向平行，不受力的作用。电子沿着磁场方向做匀速直线运动。2)当sin=1，即f=evB,运动时受到力最大，方向垂直于v，B组成的平面。由于f与v垂直只改变其运动方向不改变其大小使其做匀速圆周运动，为电子提供向心力。即f=evB=(mv2)/R.R=(mv)/(Be)=v/(e/m)BT=(2∏R)/v=(2∏)/(e/m)B3)当sin=sinß(0<ß<∏/2)时f=evBsinß,表示电子运动方向与磁场方向斜交，这时可将电子速度v3、分解为与磁场方向平行的分量v//及垂直的分量v=v/(e/m)B，这时v//就相当于（1）情况，而v∟相当于（2）的情况，电子运动状态实际上是上面两种运动的合成，形成一条螺旋线的运动轨迹。R∟=v∟/(e/m)BT∟=(2∏R)/v∟=(2∏)/(e/m)B这个螺旋轨道的螺距，即电子在一个周期内前进的距离为h=v//T∟将阴极射线示波管安装在长直螺线管内部，并使两管的中心轴重合。根据已经知道示波管的内部的结构，当给示波管灯丝通电加热时，阴极发射的电子经加在阴极与阳极板之间直流高压的作用，从阳极小孔射出时可获得一个与管轴平行的速度v1若电子质量为4、m，根据功能原理（1/2）mv1=eU则轴向速度为v1=实际上电子在穿出示波管的第二阳极板后，就形成了一束匀速电子流，它射到荧光屏上，就打出一个光斑，若在Y轴偏转板上加一交变电压，则电子束在通过该偏转板时即获得一个垂直于轴向的速度v2。由于两板间的电压是随时间变化的，因此，在荧光屏上将观察到一条直线。通过偏转板的电子，既具有与管轴平行的速度v1，又具有垂直于管轴的速度v2，这时若给螺线管通以励磁电流，使其内部产生磁场。则电子将在该磁场下做螺旋运动。一．实验步骤1)将螺线管方位调整到与当地的地磁倾角相同，使管内轴向磁场和地磁场方向一致。2)按照电5、路图将实验装置连接好。3)将选择开关K板到“接地”一边，电流换向开关K2断开。接通“电子荷质比测定仪电源”开关。加速电压U调至600V，适当调节辉度和聚焦旋钮，使荧光屏出现一明亮的细点。4)将选择开关板向另一边，Y偏转板接通交流电源。由于电子获得了垂直于轴向的速度而发生偏转，荧光屏上出现一条细线。5)将电流换向开关K2板向任一边，接通直流稳压电流，从零逐渐增加螺线管中的电流强度I，使荧光屏上的直线轨迹一面旋转一面缩短，当磁场增强到一定程度时，又聚成一细点。第一次聚焦时，螺旋轨道的螺距恰好等于Y偏转板中点至荧光屏的距离。6)记下聚焦时电流表的读数6、，调节高压U为700V,800V,900V,1000V,分别记录每次聚焦时螺线管中的电流。7)将高压从1000V逐次降到600V，重复上述步骤。8)将电流换向开关K2板到另一边，重复上述操作，记下聚焦电流。1)断开仪器。一．测量记录和数据处理D=0.0924mL=0.354mN=860匝h=0.145m电压/v60070080090010001.271.371.741.691.681.171.491.521.671.741.271.371.481.691.681.251.431.541.671.74]>>x1=[1.27,1.17,1.27,17、.28];>>I1=mean(x1)I1=1.2475>>x2=[1.37,1.49,1.37,1.43];>>I2=mean(x2)I2=1.4150>>x3=[1.74,1.52,1.48,1.54];>>I3=mean(x3)I3=1.5700>>x4=[1.69,1.67,1.69,1.67];>>I4=mean(x4)I4=1.6800>>x5=[1.68,1.74,1.68,1.74];>>I5=mean(x5)I5=1.7100>>U1=600;>>h=0.145;>>N=860;>>i=0.035;>>U1=600;>>A1=[8、8*pi^2*(i^2+D^2)*U1]/[(u*N*h)^2*I1^2]A1=1.2103e+010>>U2=700;>>A2=[8*pi^2*(i
2、>是电子速率方向与磁感应强度方向的夹角1)当sin=0时，f=0表明速度方向与磁场方向平行，不受力的作用。电子沿着磁场方向做匀速直线运动。2)当sin=1，即f=evB,运动时受到力最大，方向垂直于v，B组成的平面。由于f与v垂直只改变其运动方向不改变其大小使其做匀速圆周运动，为电子提供向心力。即f=evB=(mv2)/R.R=(mv)/(Be)=v/(e/m)BT=(2∏R)/v=(2∏)/(e/m)B3)当sin=sinß(0<ß<∏/2)时f=evBsinß,表示电子运动方向与磁场方向斜交，这时可将电子速度v
3、分解为与磁场方向平行的分量v//及垂直的分量v=v/(e/m)B，这时v//就相当于（1）情况，而v∟相当于（2）的情况，电子运动状态实际上是上面两种运动的合成，形成一条螺旋线的运动轨迹。R∟=v∟/(e/m)BT∟=(2∏R)/v∟=(2∏)/(e/m)B这个螺旋轨道的螺距，即电子在一个周期内前进的距离为h=v//T∟将阴极射线示波管安装在长直螺线管内部，并使两管的中心轴重合。根据已经知道示波管的内部的结构，当给示波管灯丝通电加热时，阴极发射的电子经加在阴极与阳极板之间直流高压的作用，从阳极小孔射出时可获得一个与管轴平行的速度v1若电子质量为
4、m，根据功能原理（1/2）mv1=eU则轴向速度为v1=实际上电子在穿出示波管的第二阳极板后，就形成了一束匀速电子流，它射到荧光屏上，就打出一个光斑，若在Y轴偏转板上加一交变电压，则电子束在通过该偏转板时即获得一个垂直于轴向的速度v2。由于两板间的电压是随时间变化的，因此，在荧光屏上将观察到一条直线。通过偏转板的电子，既具有与管轴平行的速度v1，又具有垂直于管轴的速度v2，这时若给螺线管通以励磁电流，使其内部产生磁场。则电子将在该磁场下做螺旋运动。一．实验步骤1)将螺线管方位调整到与当地的地磁倾角相同，使管内轴向磁场和地磁场方向一致。2)按照电
5、路图将实验装置连接好。3)将选择开关K板到“接地”一边，电流换向开关K2断开。接通“电子荷质比测定仪电源”开关。加速电压U调至600V，适当调节辉度和聚焦旋钮，使荧光屏出现一明亮的细点。4)将选择开关板向另一边，Y偏转板接通交流电源。由于电子获得了垂直于轴向的速度而发生偏转，荧光屏上出现一条细线。5)将电流换向开关K2板向任一边，接通直流稳压电流，从零逐渐增加螺线管中的电流强度I，使荧光屏上的直线轨迹一面旋转一面缩短，当磁场增强到一定程度时，又聚成一细点。第一次聚焦时，螺旋轨道的螺距恰好等于Y偏转板中点至荧光屏的距离。6)记下聚焦时电流表的读数
6、，调节高压U为700V,800V,900V,1000V,分别记录每次聚焦时螺线管中的电流。7)将高压从1000V逐次降到600V，重复上述步骤。8)将电流换向开关K2板到另一边，重复上述操作，记下聚焦电流。1)断开仪器。一．测量记录和数据处理D=0.0924mL=0.354mN=860匝h=0.145m电压/v60070080090010001.271.371.741.691.681.171.491.521.671.741.271.371.481.691.681.251.431.541.671.74]>>x1=[1.27,1.17,1.27,1
7、.28];>>I1=mean(x1)I1=1.2475>>x2=[1.37,1.49,1.37,1.43];>>I2=mean(x2)I2=1.4150>>x3=[1.74,1.52,1.48,1.54];>>I3=mean(x3)I3=1.5700>>x4=[1.69,1.67,1.69,1.67];>>I4=mean(x4)I4=1.6800>>x5=[1.68,1.74,1.68,1.74];>>I5=mean(x5)I5=1.7100>>U1=600;>>h=0.145;>>N=860;>>i=0.035;>>U1=600;>>A1=[
8、8*pi^2*(i^2+D^2)*U1]/[(u*N*h)^2*I1^2]A1=1.2103e+010>>U2=700;>>A2=[8*pi^2*(i
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