实验报告--磁聚焦法测定电子荷质比

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1、实验报告姓名：张伟楠班级：F0703028学号：5070309108实验成绩：同组姓名：实验日期：2008.04.14指导老师：批阅日期：磁聚焦法测定电子荷质比【实验目的】1.学习测量电子荷质比的方法；2.了解带电粒子在电磁场中的运动规律及磁聚焦原理。【实验原理】1、示波管本实验所用的8SJ31型示波管由阴极K、栅极G、加速电极、第一阳极A1和第二阳极A2、X向偏转板Dx、Y向偏转板Dy组成。2、电子射线的磁聚焦原理（偏转电场为零）I．在示波管外套一个通用螺线管，使在电子射线前进的方向产生一个均匀磁场，可以认为电子离开第一聚焦点F1后立即进入电场为零

2、的均匀磁场中运动．II．在均匀磁场B中以速度运动的电子，受到洛仑兹力F的作用（1）6当v和B平行时，F等于零，电子的运动不受磁场的影响，仍以原来的速度v作匀速直线运动．当v和B垂直时，力F垂直于速度v和磁感应强度B，电子在垂直于B的平面内作匀速圆周运动．维持电子作圆周运动的力就是洛仑兹力，即（2）电子运动轨道的半径为：          （3）电子绕圆一周所需的时间（周期）T为       （4） 从（3）、（4）两式可见，周期T和电子速度v无关，即在均匀磁场中不同速度的电子绕圆一周所需的时间是相同的．但速度大的电子所绕圆周的半径也大．因此，已经聚焦

3、的电子射线绕一周后又将会聚到一点．III．在一般情况下，电子束呈圆锥形向荧光屏运动，如电子速度v和磁感应强度B之间成一夹角，此时可将v分解为与B平行的轴向速度v//（v//=vcosq）和与B垂直的径向速度v┴(v┴=vsinq)．v//使电子沿轴方向作匀速运动，而v┴在洛仑兹力的作用下使电子绕轴作圆周运动，合成的电子轨迹为一螺旋线，其螺距为（5）对于从第一聚焦点F1出发的不同电子，虽然径向速度v┴不同，所走的圆半径R也不同，但只要轴向速度v//相等，并选择合适的轴向速度v//和磁感应强度B（改变v的大小，可通过调节加速电压Ua；改变B的大小可调节螺

4、线管中的励磁电流I），使电子在经过的路程l中恰好包含有整数个螺距h，这时电子射线又将会聚于一点，这就是电子射线的磁聚焦原理．1、零电场法测定电子荷质比因为q很小，可以近似认为电子在均匀磁场中运动时，具有相同的轴向速度v//=2eUam，由前述原理，通过改变励磁电流I，可以改变螺距h=2πmeB2eUam，而增大B6，使电子在磁场作用下旋转2周、3周后聚焦在荧光屏上。而考虑有限长螺线管轴线中点的磁感应强度后，可得到em=kUaI2(c/kg)，其中k=n2(L2+D2)2l2N2×1014，其中L为螺线管长度，D为螺线管直径，l为F1与光屏之间的距离，

5、N为螺线管总匝数。实际实验时，为了降低误差，将第二次，第三次聚焦时的励磁电流折算成第一次聚焦的平均励磁电流I，即平均值I=I1+I2+I31+2+3。而为了抵消地磁场对实际测量造成的影响，每次测量均需改变螺线管磁场方向取得两组数据后取均值。1、电场偏转法测定电子荷质比在示波管的X偏转板上加以交流电压，使电子获得偏转速度Vx，螺线管未通电流时，因电子偏转在荧光屏上出现一条亮线。接通励磁电流后，电子沿不同螺旋线运动，亮线开始转动，转过角度π时，电子汇聚到一点，故可以获得电子荷质比em=8Ual2θB2=cUal2，其中θ是亮线转过的角度。而l不明确，故而

6、使用X偏转板的中间位置和后沿到荧光屏的距离分别进行计算。【实验数据记录、实验结果计算】1、零电场法测定电子荷质比实验前计算k=n2(L2+D2)2l2N2=3.79×107(SI)(1)Ua=850VI1'/AI2'/AI3'/AI1''/AI2''/AI3''/A10.4140.8361.2780.4130.8311.26020.4250.8461.2530.4270.8501.27830.4210.8471.2630.4230.8301.25040.4260.8661.2720.4150.8311.27550.4240.8251.2830.415

7、0.8361.27360.4200.8371.2850.4180.8451.290平均值0.4220.8431.2720.4180.8371.271I1=(I1’+I1’’)/2=0.420AI2=(I2’+I2’’)/2=0.845AI3=(I3’+I3’’)/2=1.272AI=I1+I2+I31+2+3=0.423Aem850V=kUaI2=1.80×1011C/kgem850V=em标准(1+2.27%)6(1)Ua=950VI1'/AI2'/AI3'/AI1''/AI2''/AI3''/A10.4400.8881.3640.4410.886

8、1.35020.4440.8851.3400.4390.8901.35630.4390.8861.3490.