实验3.6 电子束的磁偏转及磁聚焦
【实验目的】
1．学习示波管中电子束的磁偏转及磁聚焦原理，观察电子束在磁场中偏转和聚焦现象，进一步认识电子束在磁场中运动的规律。
2．测定示波管磁偏转系统的灵敏度。
3．利用纵向磁场聚焦测定电子的荷质比（即电子的电荷与其质量的比值）。 【实验仪器】
EB-III 型电子束实验仪。 【实验原理】
电子从电子枪以速度z v 射出（推导见实验“电子束的电偏转和电聚焦”），进入匀强磁场，将受洛仑兹力的作用。
1．磁偏转
加横向磁场（即B ⊥电子枪的轴线）使电子束发生侧向偏
转。如图3-17所示，设一磁感应强度为B 的均匀磁场，方向垂受洛仑兹力
直纸面，由里指向外。电子以速度z v 垂直磁场射入，
的作用总是在垂直电子运动的方向上，不做功，因而电子的动能不变，在磁场区域作轨道半径为R 的匀速圆周运动。由牛顿第二运动定律，可得：
2
z B z v f ev B m
R
== （3-29） 于是，则得：
z
mv R eB
=
（3-30）
设偏转角φ不很大，近似得：
1
tan b y R L ?≈
= 由以上两式，得磁偏转位移为
1
z
ebL y B mv =
（3-31）
z v 是经过电场加速得到的，因此由221
2z eV mv =可得
2
2z eV v m
=
（3-32）
将式（3-32）代入式（3-31）中，消去v z ，可得：
1y B =
（3-33）
上式表明，光点的磁偏转位移y 与磁感应强度B 成正比，与加速电压V 2的平方根成反比。
对于有限长螺线管内部磁感应强度B 的大小由下式给出，即
0B Kn I =
（3-34）
式中，K 是一个与线圈的样式等因素有关的常数，n 0为线圈的单位长度上的线匝数，I 为励磁电流。将式（3-34）代入式（3-33）中，可得：
10y Kn I （3-35）
像定义电偏转灵敏度一样，定义线圈内以单位励磁电流时所引起电子束在光屏上的偏位移量为磁偏转灵敏度，即
10m y S Kn I =
= （3-36）
2．磁聚焦及电子荷质比的测定
纵向磁场（即B ∥电子枪的轴线）对从电子枪射出电子的洛仑兹力为零（因为此时电子
速度为υZ ，没有垂直B 的速度分量）。但是通过加有偏转电压的X 偏转板后，电子获得了垂直于B 的横向速度分量v x ，将受洛仑兹力B x f ev B =的作用，在垂直于B 的平面内做匀速率圆周运动。电子做圆周运动的同时，还在加速电压V 2影响下沿Z 轴方向做匀速（速度为υZ ）直线运动，两运动合成的结果是电子沿B 的方向作螺旋线运动，如图3-18所示。则电子做螺旋线运动的回旋半径R 和周期T 分别为
x mv
R eB =
（3-37） 2π2πx R m T v eB == （3-38） 由此可知，电子的回旋半径R 与v x 成正比，与B 成反比；周期T 与B 成反比而与v x 无
关。它表明v x 大的电子绕半径大的轨道运动，v x 小的电子绕半径小的轨道运动，但它们运动一周的时间都相等。
电子做螺旋线运动的螺距为
2π
z
z mv h v T eB
== （3-39） 虽然它们的初始轴向速度也是不一样的，但它们的螺距是相等的，也就是经过一个周期后，同时从电子枪发射出来但运动方向不同的电子，又交汇在同一点（见图3-18），这就是磁聚焦作用。而且每经过一个周期（一个螺距），有一个聚焦点。
图3-18 电子束的磁聚焦
调整磁场的B 来改变螺距h ，可使电子枪出口到荧光屏的距离L 为h 的整数倍，这样我们就可以观察到多次磁聚焦现象。
利用磁聚集现象可以测定电子的荷质比。第1次聚焦时，则有：
2πz mv
L h eB
==
（3-40） 而2
2z eV v m =
22228π V e m L B
= （3-41）
有限长螺线管中点的磁感应强度为
2
2
B l D
=
+
因此
2222
2
22222
8π8π V V e m L B
L l D ==??+ （3-42）
其中，N 为螺线管线圈总匝数，L 为电子束交叉点到荧光屏的距离，V 2为加速电压，I 为
励磁电流强度，l 为螺线管的长度（单位为m ），D 为螺线管的直径（单位为m ）。
N 、L 、l 、D 由实验室给出，只要测出V 2和I 就可算出电子的荷质比“e /m ”（标准值：e /m = 1.759 × 1011C/Kg ）。 用磁聚焦法测电子的比荷有相当明显的误差，产生误差的原因较多，如示波管中电子枪的实际结构比较复杂，电场和外磁场的场强不会是理想的匀强分布，所以很难精确考虑，因此电子在场中的运动规律与实际有一定的偏离，反映在L 不能准确地确定上。此外，如果电子束的电流密度较大，加速电压甚低，那么电子间的相互排斥作用更为显著，造成电子束的扩张，这种效应称为空间电荷效应，不过，当“亮度”较低，加速电压很高时，空间电荷效
应很小，由它引起测量m e
的系统误差可以大大减小。
【实验内容及操作】
1．电子在横向磁场作用下的运动（磁偏转实验）
（1）将仪器面板上的“示波管管脚”与相应的“电源输出端”相连接。具体接线如下： “示波管管脚”11 “电源输出端” G
“示波管管脚”8 “电源输出端”H
“示波管管脚”2 “电源输出端”A
“示波管管脚”9 “电源输出端”B
“示波管管脚”5 “电源输出端”C
“示波管管脚”3 “电源输出端”D
“示波管管脚”9 “电源输出端”GND
“示波管管脚”10 “电源输出端”E
“示波管管脚”7 “电源输出端” F
（2）将磁偏转线圈A和B插入仪器面板左侧中部的“磁偏转线圈”插孔“（A）”和“（B）”。
（3）调节仪器面板中部的单圈碳膜电位器（W3）（栅极电压），辉度控制U G处在适当位置，调节适当的（W1）加速电压U A和（W2）聚焦电压U F，使示波管屏上光点聚成一个细点，光点不要太亮，以免烧坏荧光物质。将仪器面板右下角“高压测量转换”开关置“UA”挡，记录此时的加速电压“UA”（从“高压测量指示”数字表上读出）。
将“电压测量转换”开关分别置于“UdX”和“UdY”挡，调节“VdX”电位器（W4）和“VdY”电位器（W5），使“UdX”和“UdY”均指示“00.0”，调节“辅助调零”电位器（W6）（X调零）和电位器（W7）（Y调零），使光点的位置在示波管坐标板的中心点（原点）。
（4）将“电压电流测量转换”波段开关置“Im”挡。
（5）将仪器面板右下方的“励磁恒流源-电流调节”电位器逆时针旋到底，接通仪器面板右下角的“恒流源”开关。此时“电压电流显示”数字表显示“00.0”，然后顺时针缓慢调节“励磁恒流源-电流调节”电位器，记录相应的电流值“Im”和偏移距离“D”（“Im”从仪器面板上的“电压电流显示”数字表中读出，D从坐标板刻度盘上读出，每格5mm）。
（6）将仪器面板右下方的“励磁恒流源-电流调节”电位器逆时针旋到底，切换仪器面板左侧中部的“磁场换向”开关（即将流过磁偏转线圈A和B的电流换向，使磁场方向发生改变），然后顺时针缓慢调节“励磁恒流源-电流调节”电位器，记录相应的电流值“Im”和偏移距离“D”。
（7）将仪器面板右下方的“励磁恒流源-电流调节”电位器逆时针旋到底。
（8）调节电位器（W1），改变加速电压U A，调节电位器（W2），改变加速电压U F，使光点聚焦，记录此时的加速电压U A，重新进行数据测量。测量不同加速电压“UA”时（至少3组）的D – Im直线。
（9）将面板右下角的“恒流源开关”置“OFF”，即关闭恒流源，然后拔下磁偏转线圈A和B。
（10）将面板右下角的“电源开关”置“OFF”，即关闭电源。
（11）将记录的相应数据，填入表3-4，对数据进行处理，计算出磁偏转灵敏度S m。
表3-4电子束的磁偏转数据
2．电子在纵向磁场作用下的运动（螺旋运动，磁聚焦-电子荷质比的测定）
（1）将仪器面板上的“示波管管脚”与相应的“电源输出端”相连接。具体接线如下： “示波管管脚”11 “电源输出端” B “示波管管脚”8 “电源输出端” B “示波管管脚”2 “电源输出端” A
“示波管管脚”9 “电源输出端” B “示波管管脚”5 “电源输出端” B “示波管管脚”3 “电源输出端” B “示波管管脚”9 “电源输出端” GND “示波管管脚”10 “电源输出端” E “示波管管脚”7 “电源输出端” F （2）松开坐标板的固定螺钉，取下坐标板。
（3）将磁聚焦线圈套在示波管上，将红黑两根连接线接上仪器面板左下角的“磁聚焦线圈插座”。 （4）将仪器面板右下方的“励磁恒流源-电流调节”电位器逆时针旋到底。 （5）开启面板右下角的“电源”开关和“恒流源”开关。
（6）将“电压测量转换”开关分别置于“UdX ”和“UdY ”挡，调节“VdX ”电位器（W4）和“VdY ”电位器（W5），使“UdX ”和“UdY ”均指示“00.0”。 （7）将“高压测量转换”波段开关置“U A ”，“电压电流测量转换”波段开关置“I M ”挡。 （8）将“恒流源电流调节”电位器逆时针旋到底，此时电流“.000”，调节电位器（W1），选择适当的加速电压U A ，调节电位器（W3），选择适当的栅极电压，使光点不要太亮，调节栅极电压之后，加速电压和聚焦电压也会有变化，因此应再次细调高压，使高压达到需要的值；然后顺时针缓慢调节“恒流源-电流调节”电位器，记录光点第1次聚焦时相应的电流值“I M ”（I 1），继续顺时针缓慢调节“恒流源—电流调节”电位器，记录光点第2次和第3次聚焦时相应的电流值“I M ”（I 2.I 3）。
（9）将“恒流源-电流调节”电位器逆时针旋到底。
（10）切换仪器面板左侧中部的“磁场换向”开关（即将流过磁聚焦线圈电流换向，使磁场方向发生改变），然后重复步骤“8”的操作。
（11）将仪器面板右下方的“励磁恒流源-电流调节”电位器逆时针旋到底。 （12）改变加速电压U A ，进行数据测量。
（13）将面板右下角的“恒流源开关”置“OFF ”，即关闭恒流源。将面板右下角的“电源开关”置“OFF ”，即关闭电源。
（14）将记录的相应数据，填入表3-5，对数据进行处理，代入式（3-42）计算荷质比“e/m ”，并与公认值e/m = 1.759 × 1011C/kg 进行比较，计算实验误差。
3
213
21__
++++=
I I I I
（3-43）
表3-5电子束的点聚焦数据表格
（15）如果做电子束线在纵向磁场中的聚焦实验，则需要将仪器面板中部的“AC20V交流电压”（点线转换）的两个输出孔分别连接到示波管的第9脚（即A1.A3）插孔和示波管的第10脚（即X1偏转板）插孔，然后进行实验。
数据处理
用纵向磁场聚焦法测定电子荷质比数据记录（螺线管线圈的参数见螺线管铭牌）
螺线管线圈总匝数N：匝
螺线管的长度l：（单位：m）
螺线管的直径D：（单位：m）
电子束交叉点到荧光屏的距离L：（单位：m）
表3-6电子束的线聚焦数据表格
【注意事项】
1．仪器面板中部的“高压保护指示灯”为高压保护指示。如果灯泡亮，则表明仪器内部电源高压部分出现故障，请立即关闭仪器电源，检查电源高压部分并进行维修。
2．实验过程中有时会出现找不到光点（光斑）的情况，可能的原因和解决的办法如下：（1）亮度不够。解决的办法是适当增加亮度；
（2）已经加有较大的电偏电压（x 方向或y 方向），使光点偏出示波器的屏幕。此时应通过调节电偏转旋钮，使偏转电压降为零。
3．示波管的亮度不要长时间打得太亮，否则，荧光屏易老化，影响显示效果。 4．由于本实验的电压有的达到1000V ，故特别要注意安全。
5．做磁聚焦和磁偏转实验时，采集完数据后，应将励磁恒流源的电流调节电位器逆时针旋到底，尽量不要让线圈长时间的通大电流（因为线圈随着电流的增大，其热量也随之增大，其阻值也增加，所以相应的电流会逐渐减小）。
6．实验完毕后，关掉电源，不要立即拆除线路，要等电容器放电完毕后再拆除线路。 【思考题】
1．磁场聚焦的条件是什么？
2．磁偏转的灵敏度与什么因素有关？
3．偏转量的大小改变时，光点的聚焦是否改变？为什么？ 4．电子受到的重力在磁场偏转中有重要影响吗？ 附：有限长螺线管内磁感应强度
对于有限长螺线管，当螺线管通以电流S I 时，则管内轴线上任意一点的磁感应强度为
()00121
cos cos 2
B n I μββ=-
式中，0μ为真空磁导率7204π10/N A μ-=?，0n 为单位长度线圈的匝数，1β、2β分别为螺线管轴上某一点到两端的张角，如图3-19所示。当螺线管为无限长时()120,πββ==，则磁感应强度为
I n B 000μ=
图3-19 螺线管
南昌大学物理实验报告 课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：电子束的偏转与聚焦 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间： 一、实验目的： 1、了解示波管的构造和工作原理。 2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用下的偏转情况。 3、学会规范使用数字多用表。 4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。
二、实验仪器： EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源30V，2A、数字多用表。 三、实验原理： 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K 的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。电场力做的功eU应等于电子获得的动能
南昌大学物理实验报告
二、实验原理 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理
图2 在示波管中，电子从被加热的阴极K 逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。令Z 轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏；同时，从荧光屏上看，令X 轴为水平方向向右，Y 轴为垂直方向向上。假定电子从阴极逸出是初速度忽略不计，则电子经过电势差为U 的空间后，电场力做的功eU 应等于电子获得的动能 2m 2 1 v eU = （1） 显然，电子沿Z 轴运动的速度v z 与第二阳极A 2的电压U 2的平方根成正比，即 22v U m e z = （2） 若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏转，如图2所示。 若偏转板板长为l 、偏转板末端到屏的距离为L 、偏转电极间距离为d 、轴向加速电压（即第二阳极A 2电压）为U 2，横向偏转电压为U d ，则荧光屏上光点的横向偏转量D 由下式给出： d l U U L D d 2) 2l （2+ = （3） 由式（3）可知，当U 2不变时，偏转量 D 随U d 的增加而线性增加。所以，根 据屏上光点位移与偏转电压的线性关系， 可以将示波管做成测量电压的工具。若 改变加速电压U 2，适当调节U 1到最佳 聚焦，可以测定D-U d 直线随U 2改变而 使斜率改变的情况。 4、磁偏转原理 电子通过A 2后，若在垂直Z 轴的X 方向外加一个均匀磁场，那么以速度v 飞越子电子在Y 方向上也会发生偏转，如图所示。 由于电子受洛伦兹力F=eBv 作用，F 的大小不变，方向与速度方向垂直，因此电子在F 的作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，即有eBv=mv 2/R ，所以 eB R z mv = （4） 电子离开磁场后将沿圆切线方向飞出，直射到达荧光屏。在偏转角φ较小的情况下，近似的有
电子束的偏转与聚焦实验 一、实验目的 1、了解示波管的构造和工作原理，分析电子束在匀强电场和匀强磁场作用下的偏转情况； 2、学会使用数字万能表和聚焦法测量电子荷质比的方法。 二、实验原理 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 K G A Y1S Y2 G U1 K U2 图1 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了
图2 弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K 逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。令Z 轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏；同时，从荧光屏上看，令X 轴为水平方向向右，Y 轴为垂直方向向上。假定电子从阴极逸出是初速度忽略不计，则电子经过电势差为U 的空间后，电场力做的功eU 应等于电子获得的动能 2m 2 1 v eU = （1） 显然，电子沿Z 轴运动的速度v z 与第二阳极A 2的电压U 2的平方根成正比，即 22v U m e z = （2） 若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏 转，如图2所示。 若偏转板板长为l 、偏转板末端到屏的距离为L 、偏转电极间距离为d 、轴向加速电压（即第二阳极A 2电压）为U 2，横向偏转电压为U d ，则荧光屏上光点的横向偏转量D 由下式给出： d l U U L D d 2)2l （2+= （3） 由式（3）可知，当U 2不变时，偏转量 D 随U d 的增加而线性增加。所以，根 据屏上光点位移与偏转电压的线性关系， 可以将示波管做成测量电压的工具。若 改变加速电压U 2，适当调节U 1到最佳 聚焦，可以测定D-U d 直线随U 2改变而 使斜率改变的情况。 4、磁偏转原理 电子通过A 2后，若在垂直Z 轴的X 方向外加一个均匀磁场，那么以速度v 飞越子电子在Y 方向上也会发生偏转，如图所示。 由于电子受洛伦兹力F=eBv 作用，F 的大小不变，方向与速度方向垂直，因此电子在F 的作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，即有eBv=mv 2/R ，所以 eB R z mv = （4） 电子离开磁场后将沿圆切线方向飞出，直射到达荧光屏。在偏转角φ较小的
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：电子束的偏转与聚焦 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：
一、实验目的： 1、了解示波管的构造和工作原理。 2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用 下的偏转情况。 3、学会规范使用数字多用表。 4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。 二、实验仪器： EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源30V，2A、数字多用表。 三、实验原理： 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K 的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。
加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K 逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。电场力做的功eU 应等于电子获得的动能 2m 21v eU = （1） 显然，电子沿Z 轴运动的速度vz 与第二阳极A2的电压U2的平方根成正比，即 22v U m e z = （2） 若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏转，如图2所示。 若偏转板板长为l 、偏转板末端到屏的距离为L 、偏转电极间距离为d 、轴向加速电压（即第二阳极A2电压）为U2，横向偏转电压为Ud ，则荧光屏上光点的横向偏转量D 由下式给出： d l U U L D d 2) 2l （2+= （3） 由式（3）可知，当U2不变时，偏转量D 随Ud 的增加而线性增加。所以，根据屏上光点位移与偏转电压的线性关系，可以将示波管做成测量电压的工具。若改变加速电压U2，适当调节U1到最佳聚焦，可以测定D-Ud 直线随U2改变而使斜率改变的情况。 4、磁偏转原理 电子通过A2后，若在垂直Z 轴的X 方向外加一个均匀磁场，那么以速度v 飞越子电子在Y 方向上也会发生偏转，如图所示。 由于电子受洛伦兹力F=eBv 作用，F 的大小不变，方向与速度方向垂直，因此电子在F 的作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，即有eBv=mv2/R ，所以 eB R z mv = （4）
实验电子束的电偏转 篇一：实验十三电子束线的电偏转与磁偏转 实验十三电子束线的电偏转与磁偏转 实验目的 1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。2．了解电子束线管的结构和原理。实验仪器 SJ—SS—2型电子束实验仪。实验原理 在大多数电子束线管中，电子束都在互相垂直的两个方向上偏移，以使电子束能够到达电子接受器的任何位置，通常运用外加电场和磁场的方法实现， 显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。 1．电偏转原理 电偏转原理如图4－17－1所示。通常在示波管（又称电子束线管）的偏转板上 加上偏转电压V，当加速后的电子以速度v沿Z方向进入偏转板后，受到偏转电场E （Y轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏移。假定偏转电场在偏转板l范围内是均匀的，电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。在偏转板之内 Y?1at2?1eE(Z)2 （4－17－1） 2 2mv 式中v为电子初速度，Y为电子束在Y方向的偏转。电子在加速电压VA的作用下，加速电压对电子所做的1 功全部转为电子动能，则mv2?eVA。 2 将E＝V／d和v2代入（4－17－1）式，得 2 Y?VZ 4VAd 电子离开偏转系统时，电子运动的轨道与Z轴所成的偏转角?的正切为 tg??dY?Vl（4－17－2） dZx?l2VAd设偏转板的中心至荧光屏的距离为L，电子在荧光屏上的偏离为S，则 S tg?? L代入（4－17－2）式，得 S?VlL （4－17－3） 2VAd 由上式可知，荧光屏上电子束的偏转距离S与偏转电压V成正比，与加速电压VA成反比，由于上式中的其它量是与示波管结构有关的常数故可写成 S?keV（4－17－4）
南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：电子束的偏转与聚焦现象实验 学院：机电工程学院 专业班级：机制154班
学生：郝为权学号：5901115110 实验地点：基础实验大楼213座位号：31 实验时间：第 1周星期一 一、实验目的 1、了解示波管的构造和工作原理，分析电子束在匀强电场和匀强磁场作用下的偏转情况； 2、学会使用数字万能表和聚焦法测量电子荷质比的方法。 二、实验原理 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。
2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。令Z轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏；同时，从荧光屏上看，令X轴为水平方向向右，Y轴为垂直方向
南昌大学物理实验报告 学生姓名:___________ 学号:_______________ 专业班级:______________ 实验时间:_____时_____分第____周星期:______ 座位号:________ 电子束的偏转与聚焦现象 一、实验目的 1、了解示波管的构造和工作原理，分析电子束在匀强电场和匀强磁场作用下的偏转情况； 2、学会使用数字万能表和聚焦法测量电子荷质比的方法。 二、实验原理 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 KGA Y1S Y2 GU1 K U2 图1 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。令Z轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏；同时，从荧光屏上看，令X轴为水平方向向右，Y轴为垂直方向向
参考答案 答案1： 答案2： 答案3： 答案4： 正确答案为:4 你做的答案为：1 答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。
答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。 答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 正确答案为:2 你做的答案为：3 答案1： 正比；反比 答案2： 反比；正比 答案3：正比；正比 答案4：反比；反比 正确答案为:2 你做的答案为：3
答案1：V4> V3> V1> V2 答案2： V3> V4> V2> V1 答案3： V4> V3> V2> V1 答案4：V3> V4> V1> V2 正确答案为:1 你做的答案为：4 （电偏转、电聚焦）在下列各电压中，与电子从电子枪口出射速度相关的有_______ 答案1： 聚焦电压V1 答案2：加速电压V2 答案3：栅压V G 答案4：偏转电压V dx、V dy 正确答案为:2 你做的答案为：3 参考答案
答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 2 正确答案为: 你做的答案为：2 （电偏转、电聚焦）栅压电压的绝对值越大，荧光屏的亮度越_____；加速电压越大，荧光屏的亮度越_____。 答案1：暗；暗 答案2：暗；亮 答案3：亮；暗 答案4：亮；亮 2 正确答案为: 你做的答案为： 2 答案1：是；U dy／ed 答案2：否；U dy／ed
实验二十四 电子射线的电偏转与磁偏转 一、实验目的 1． 掌握电子束在外加电场和磁场作用下偏转的原理和方式； 2． 了解阴极射线管的构造与作用。 三、实验仪器 1． TH-EB 电子束实验仪； 2． 0~30V 可调直流电源； 3． 数字式万用表。 三、实验原理 1 电偏转原理 电子束电偏转原理如图1所示。通常在示波管的偏转板上加 偏转电压V ，当加速后的电子以速度v 沿x 方向进入偏转板后， 受到偏转电场E （y 轴方向）的作用，使电子的运动轨迹发生偏 转。假定偏转电场在偏转板l 范围内是均匀的，电子将作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。荧光屏上电子束的偏转距离D 可以表示为 式中V 为偏转电压，V A 为加速电压，k e 是一个与示波管结构有关的常数，称为电偏常数。为了反映电偏转的灵敏程度，定义 δ电称为电偏转灵敏度，用mm/V 为单位。δ电越大，电偏转的灵敏度越高。 2 磁偏转原理 电子束磁偏转原理如图2所示。通常在示波管的瓶颈的两侧加上一均匀横向磁场，假定在l 范围内是均匀的，在其他范围都为 零。当加速后的电子以速度v 沿x 方向垂直 射入磁场时，将受到洛仑 兹力作用，在均匀磁场B 内作匀速圆周运动，电子穿出磁场后，则做匀速直线运动，最后打在荧光屏上，磁偏转的距离可以表示为： 式中I 是偏转线圈的励磁电流，单位A ；k m 是一个与示波管结构有关的 常数称为磁偏常数。为了反映磁偏转的灵敏程度，定义 )3( A m V I k D =(2) 电A e V k V D ==δ（1） / A e V V k D = l e 图1 电子束电偏转原理 e v 图2 电子束磁偏转原理
实验二十四 电子束的偏转 示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。前者称为电聚焦或电偏转。随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。本实验在了解电子束线管的结构基础上，先讨论电子束的偏转特性及其测量方法。 【目的】 1.了解示波管结构和原理。 2.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。 3.测试示波管的电偏灵敏度和磁偏灵敏度与加速电压的关系。 【原理】 示波管的基本结构主要由以下4个部分组成 （1）示波管 示波管的构造如图4-43所示。当加热电流通过灯丝时，阴极K 被加热并发射电子，栅极G 加上相对于阴极为负的电压，调节栅极电压的大小，可以控制阴极发射电子的多少，即控制光点的亮度。第一阳 极A １相对于阴极K 有很高的电压（约 1 500V ）用以加速电子；第二阳极 A ２与第一阳极A １之间构成聚焦电 场，使发散的电子束在聚焦电的作用下汇聚起来，打在荧光屏上发出荧光。X 、Y 偏转板是2对分别平行且相互垂直的属极，在平行板上加不同的电压控制荧光屏上的光点的位置。光点移动距离的大小与加在偏转板上的电压成正比。 (2)扫描电压发生器 扫描电压发生器是产生扫描电压的装置。 示波器通常是要观察轴输入的周期性信号电压的波形。如果只把被测信号（如正弦电压）加在Y 偏转板上，而亮线。要在荧光屏上显示出正弦电压的波形，就必须使亮点在Y 轴上的运动沿X 方向展开。为此必须在X 偏转板上加一周期性随时间线性变化的电压，这种电压称为扫描电压。这样荧光屏上光点在作竖直运动的同时还要作自左向右的匀速运动。如果扫描电压的周期T ｘ与正弦电压的周期T ｙ相同，荧光屏上将显示一个完整的正弦波形。如果T ｘ是T ｙ的整数倍，则荧光屏上将显示出n 个完整的正弦波形。若用频率表示，则为： f Ｘ＝nf Ｙ 为了能用示波器观察各种频率的信号电压波形，扫描电压的频率必须在很大的范围内连续可调，调节扫描电压的频率，使其与Y 轴输入信号电压的频率成整数比方可。这一调整过程称为“同步”。人工“同步”可以很容易达到f Ｘ＝nf Ｙ，使其出现暂时稳定的图形。由于 图4-52 电子束的电偏转 图4-43 电子射线示波管 A １-第一阳极 A ２-第二阳极 f-灯丝 G-栅极 K-阴极 X 、Y-偏转转板
电子束的电偏转、磁偏转研究 示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机里显示图像的显象管及雷达指示管、电子显微镜等电子器件的外形和功用虽各不相同，但有其共同点：都有产生电子束的系统和对电子加速的系统；为了使电子束在荧光屏上清晰地成象，还有聚焦、偏转和强度控制等系统。因此统称它们为电子束线管。电子束的聚焦和偏转可以通过电场和磁场对电子的作用来实现，前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。本实验研究电子束的电偏转和磁偏转。通过实验，将使我们加深对电子在电场及磁场中运动规律的理解，有助于了解示波器和显象管的工作原理。 [实验目的] 1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。 2．了解电子束线管的结构和原理。 [实验原理] 1．电子束的电偏转 电子在两偏转板之间穿过时，如果两板间电位差为零，电子则笔直地穿过偏转板打在荧屏中央（假定电子枪瞄准了中心）形成一个小亮斑。如果在两块Y （或X ）偏转板上加有电压，电子就会受电场力的作用而发生偏转。 在图5-1中，设两板相距为d ，电位差为V d ，可看做平行板电容器，则两板间的电场强度是 d V E d y = 电子受电场力 d eV eE f d y y == 的作用，产生加速度 md eV m f a d y y = = 电子在Z 方向上没有加速度，故从Y 板左端运动到右端的时间是z v l t /1=再从右端运动到屏的时间是z v L t /2'=电子离开板右端时的垂直位移是 2 2 11) ( 22 z d y v l md eV t a y ?= = 在同一点的垂直速度 )( )( 1z d y y v l md eV t a v ?== 电子离开板右端时不再受电场力的作用，作匀速直线运动，到达屏上的垂直位移是 ) ( )( )(22z z d y v L v l md eV t v y '??== 电子在屏上总位移 ) 2()( 221L l m d v l eV y y D z d '+?=+= 令 L l L ' += 2，又因为电子在加速电压的作用下，加速场对电子所做的功全部转化为电子 的动能，则 2 221eV mv z = （1） 代入上式，并由式（1）消去v z 最后得，板中心至屏的距离， d V dV lL D 2 2= （2）
电子束的偏转与聚焦实
南昌大学物理实验报告 课程名称: 普通物理实验（2） 实验名称：____________ 电子束的偏转与聚焦 学院：________ 专业班级: 学生姓名：_________ 学号: 实验地点：______ 座位号: 实验时间:
一、实验目的： 1、了解示波管的构造和工作原理。 2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用下的偏转情况。 3、学会规范使用数字多用表。 4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。 二、实验仪器: EB-IH电子束实验仪、直流稳压电源30V, 2A、数字多用表。 三、实验原理: 1、示波管的结构 示波管乂称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S,其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时乂受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20"100V,曲阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高儿白伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和笫二阳
电子束的偏转实验报告 以下是为大家整理的电子束的偏转实验报告的相关范文，本文关键词为电子束,偏转,实验,报告,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在工作报告中查看更多范文。 篇一：电子束偏转实验报告 篇一：电子束的偏转实验报告 实验题目：电子束线的偏转 实验目的 1.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律； 2.了解电子束管的结构和原理。仪器和用具 实验原理 1．电子束在电场中的偏转 假定由阴极发射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压作用下，沿z方向作加速运动，则其最后速度vz可根据功能原理求出来，即eua?移项后得到vz? 2
12mvz2 2eua （c.11.1）m e 式中ua为加速阳极相对于阴极的电势，为电子的电荷与质量之比（简称比荷，又称荷m 质比）．如果在垂直于z轴的y方向上设置一个匀强电场，那么以vz速度飞行的电子将在y方向上发生偏转，如图c.11.l所示．若偏转电场由一个平行板电容器构成，板间距离为d，极间电势差为u，则电子在电容器中所受到的偏转力为fy?ee? eu （c.11.2）d ??根据牛顿定律fy?m?y??因此?y eu d eu （c.11.3）md 即电子在电容器的y方向上作匀加速运动，而在z方向上作匀速运动，电子横越电容器的时间为t? l （c.11.4）vz 当电子飞出电容器后，由于受到的合外力近似为零，于是电子几
乎作匀速直线运动，一直打到荧光屏上，如图c.11.l里的f点．整理以上各式可得到电子偏离z轴的距离 n?ke u （c.11.5）ua ll?l? 1???2d?2l? 式中ke? 是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常量．所以电场偏转的特点是：电子束线偏离z轴（即荧光屏中心）的距离与偏转板两端的电压成正比，与加速极的加速电压成反比． 2．电子束在磁场中的偏转 如果在垂直于z轴的x方向上设置一个由亥姆霍兹线圈所产生的恒定均匀磁场，那么以速度vz飞越的电子在y方向上也将发生偏转，如图c.11.2所示．假定使电子偏转的磁场在l范围内均匀分布，则电子受到的洛伦兹力大小不变，方向与速度垂直，因而电子作匀速圆周运 动，洛伦兹力就是向心力，所以电子旋转的半径r? mvz （c.11.6）eb 当电子飞到a点时将沿着切线方向飞出，直射荧光屏，由于磁场由亥姆霍兹线圈产生，因此磁场强度b?ki（c.11.7）
实验３—13 电子束线的电偏转与磁偏转 【实验目的】 1.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。 2．了解电子束线管的结构和原理。 【实验仪器】 1-e EB 型电子束实验仪。 【实验原理】 在大多数电子束线管中，电子束都在互相垂直的两个方向上偏移,以使电子束能够到达电子接受器的任何位置，通常运用外加电场和磁场的方法实现，如示波管、显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。 １．电偏转原理 电偏转原理如图3-１３－1所示。通常在示波管（又称电子束线管）的偏转板 上加上偏转电压V ，当加速后的电子以速度v 沿x 方向进入偏转板后，受到偏转电场Ｅ（y 轴方向）的作用,使电子的运动轨道发生偏移。假定偏转电场在偏转板l 范围内是均匀的,电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。在偏转板之内 2 2)(2121v x m eE at y == (3-１３－1） 式中v 为电子初速度，y 为电子束在ｙ方向的偏转。电子在加速电压a U 的作用下，加速电压对电子所做的功全部转为电子动能，所以: A eU mv =2 2 1，m eU v a 22= 将E =V /D 和v 2 代入（３－13-1）式,得 24x D U V y a = 电子离开偏转系统时,电子运动的轨道与x 轴所成的偏转角?的正切为 l d U V dx dy tg a l x 2= = =? (3-13-2） 设偏转板的中心至荧光屏的距离为L ，电子在荧光屏上的偏离为Ｓ,则 L S tg =? 代入（3-13－2）式,得 D U VlL S a 2= (3－13-3） 由上式可知，荧光屏上电子束的偏转距离S 与偏转电压V 成正比,与加速电压a U 成反比,由于上式中的其它量是与示波管结构有关的常数故可写成
大学物理实验报告 实验名称磁聚焦法测电子荷质比 实验日期2010-04-24 实验人员袁淳(200902120406)
大学物理实验报告——磁聚焦法测电子荷质比 —第 1 页 共 2 页— 【实验目的】 1. 了解电子在电场和磁场中的运动规律。 2. 学习用磁聚焦法测量电子的荷质比。 3. 通过本实验加深对洛伦兹力的认识。 【实验仪器】 FB710电子荷质比测定仪。 【实验原理】 当螺线管通有直流电时，螺线管内产生磁场，其磁感应强度B 的方向，沿着螺线管的方向。电子在磁场中运动，其运动方向如果同磁场方向平行，则电子不受任何影响；如果电子运动力向与磁场方向垂直，则电子要受到洛伦兹力的作用，所受洛伦兹力为： 将运动速度分解成与磁感应强度平行的速度//v 和与磁感应强度垂直的速度⊥v 。//v 不受洛伦兹力的影响，继续沿轴线做匀速直线运动。⊥v 在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其方程为： 则 由阴极发射的电子，在加速电压U 的作用下获得了动能，根据动能定理， 则 保持加速电压U 不变，通过改变偏转电流I ，产生不同大小磁场，保证电子束与磁场严格垂直，进而测量电子束的圆轨迹半径r ，就能测量电子的m e 值。 螺线管中磁感应强度的计算公式以R NI B 023)54(μ?=表示，式中0μ=4π×10-7H/m 。N 是螺线管的总匝 数=130匝； R 为螺线管的平均半径=158mm 。得到最终式： ()()kg C r I U NIr UR m e /1065399.3321252212202??=??? ??=μ 测出与U 与I 相应的电子束半径r ，即可求得电子的荷质比。 【实验步骤】 2)(2rB U m e =eU mv =221evB F =r mv evB F 2==rB e ν= m
实验19 电子束偏转实验 一、预习思考题 1.电子束在磁场作用下的运动轨迹是怎样的？ 2.利用电子束的偏转可以测量哪些物理量？ 二、实验目的 1、了解示波管的结构； 2、了解电子束发生电偏转、电聚焦、磁偏转、磁聚焦的原理； 3、掌握一种测量荷质比的方法。 三、实验器材 LB-EB3型电子束实验仪控制面板如图19-1所示。 利用电压指示选择档，可以实时通过示波管电压显示窗口观察记录相应的电压值并可通过三个电压调节旋钮随时调节相应的电压值。 电压输出用于给螺线管供电，其连接极性为：红——红，黑——黑。同时通过电压调节旋钮对其电压进行调解。 交直流开关用于直流和交流的切换，X,Y 换向开关用于换档显示X 、Y 偏转电压。 四、实验原理 测量物理学方面的一些常数（例如光在真空中的速度c,阿伏加德罗常数N ，电子电荷e,电子的静止质量m ）是物理学实验的重要任务之一，而且测量的精确度往往会影响物理学的进一步发展和一些重要的新发现。本实验将通过较为简单的方法，对电子e/m 进行测量。 1.电子束实验仪的结构原理 电子束实验仪的工作原理与示波管相同，它包括抽成真空的玻璃外壳、电子枪、偏转系统与荧光屏四个部分。 电 源 电流输出 + - Y X V G 调节 电流调节 V A2调节V A1调节示波管电压励 磁 电 流 偏 转 电 压 交 流 Y 偏转 Y 调零X 偏转X 调零直 流 电 子 束（荷 质 比）实 验 仪 南 京 浪 博 科 教 仪 器 研 究 所 LB-EB3 图19-1
图19-2 （1）电子枪 电子枪的详细结构如图19-2所示。电子源是阴极，它是一只金属圆柱筒，里面装有一根加热用的钨丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。当灯丝通电（6.3伏交流）被加热到一定温度时，将会在阴极材料表面空间逸出自由电子（热电子）。与阴极同轴布置有四个圆筒的电极，它们是各自带有小圆孔的隔板。电极G称为栅极，它的工作电位相对于阴极大约是5-20V的负电位，它产生一个电场是要把从阴极发射出的电子推回到阴极去，只有那些能量足以克服这一阻止电场作用的电子才能穿过控制栅极。因此，改变这个电位，便可以限制通过G小孔的电子 的数量，也就是控制电子束的强度。电极G′在管内与A 2相连，工作电位V 2 相对于K一般是正几 百伏到正几千伏。这个电位产生的电场是使电子沿电极的轴向加速。电极A1相对于K具有电位 V 1，这个电位介于K和G′的电位之间。G′与A 1 之间的电场和A 1 与A 2 之间的电场为聚焦电场（静 电透镜），可使从G发射出来的不同方向的电子会聚成一细小的平行电子束。这个电子束的直 径主要取决于A 1的小孔直径。适当选取V 1 和V 2 ，可获得良好的聚焦。 （2）偏转系统 电偏转系统是由一对竖直偏转板和一对水平偏转板组成，每对偏转板是由两块平行板组成，每对偏转板之间都可以加电势差，使电子束向侧面偏转。磁偏转系统是由两个螺线管形成的。 （3）荧光屏 荧光屏是内表面涂有荧光粉的玻璃屏，受到电 子束的轰击会发出可见光，显示出一个小光点。 2.电偏转：电子束+横向电场 电偏转原理如图19-3所示。通常在示波管（又称 电子束线管）的偏转板上加上偏转电压V d ，当加速后 e Y + - + + + + - - - - l L S Z - + d
竭诚为您提供优质文档/双击可除电子束的电偏转和电聚焦实验报告 篇一：电子束的偏转与聚焦(北京科技大学物理实验报告) 北京科技大学实验预习报告 实验名称：电子束的偏转与聚焦 实验目的： 研究带电粒子在电场和磁场中偏转和聚焦的规律；了解电子束线管的构造和工作原理。 实验原理： A，电子束流的产生与控制 通过阴极K发射电子。控制栅极g是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极的外面，其电位比阴极低，因此栅极对阴极发射的电子流密度起到控制作用。b，电偏转原理 通过电场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：De=udl(1/2+L)/(2uzd) 其中，De为偏转长度，l为电场长度，d为电场宽度，L 为电容器到荧光屏的距离，uz为加速电压。
c,磁偏转原理 通过磁场场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：Dm=klI(L+l/2)sqrt(e/2uzm) D,点聚焦原理 利用非均匀电场是电子束形成交叉点。由阴极射出的电子，经栅极与第一阳极之间的不均匀电场的作用会聚与栅极出口前方，形成电子束的叉点。 e，磁聚焦原理 电子运动的周期和螺距均与v（垂直）无关。从同一点 出发的各个电子在作螺线运动时，尽管各自的v（垂直）不 相同，但经过一个周期的旋转之后，他们又会在距离出发点一个螺距的方向相遇。 实验内容及步骤 A，电偏转的观测 b, 磁偏转的观测 c,电聚焦的观测 D，磁聚焦的观测 篇二：实验14-电子束的偏转与聚焦及电_... 实验14电子束偏转、聚焦及电子荷质比的测定 带电粒子在电场和磁场作用下的运动是电学组成的基础。带电粒子通常包括质子、离子、和自由电子等，其中电
子具有极大的荷质比和极高的运动速度。因此，在各种分支学科中得到了极其广泛的应用。 众所周知，快速运动的电子会在阴极射线管的荧光屏上留下运动的痕迹，可以利用观察此光迹的方法来研究电子在电场和磁场中的运动规律。辅以聚焦、偏转和强度控制等系统，可以使电子束在荧光屏上清晰地成象。电子束的聚焦和偏转可以通过电场和磁场对电子的作用来实现，前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。通过磁聚焦可测出电子的电荷与质量比，即验证电子带电荷量，并证明电子的质量me。 实习一电子束的电偏转与电聚焦 【实验目的】 1.了解示波管的基本构造和工作原理。 2.掌握示波管中电子束电偏转和电聚焦的基本原理。 3.掌握利用作图法求电偏转灵敏度的数据处理方法。【实验原理】 1.示波管的基本构造和工作原理(参见实验--示波器的 使用)2.电子束的电偏转 电子在两偏转板之间穿过时，如果两板之间电位差为零，电子则笔直穿过偏转板打在荧光屏中央（假定电子枪瞄准荧光屏中心）形成一个小亮斑，如果在两块Y（或x）偏转板 上加有电压，电子就会受电场力的作用而发生偏转。如图
参考答案 答案1：光点；电场线；等位线 答案2：光斑；等位线；电场线 答案3：光点；等位线；电场线 答案4：光斑；电场线；等位线 正确答案为: 2 你做的答案为： 3 答案1：靠拢轴线；离开轴线；长。
答案2：靠拢轴线；离开轴线；短。 答案3：离开轴线；靠拢轴线；短 答案4：离开轴线；靠拢轴线；长。 正确答案为: 1 你做的答案为：1 （电偏转、电聚焦）第一聚焦条件下，截止栅压V G0为___负____；增大加速电压，截止栅压的绝对值变大_______。 答案1：正变大 答案2：负变小 答案3：负变大 答案4：0 不变 正确答案为: 3 你做的答案为： 3 答案1：2；0.58；能 答案2：2；0.58；不能 答案3：0.58；2；能 答案4：0.58；2；不能 正确答案为: 2 你做的答案为： 2 答案1：V4> V3> V1> V2 答案2：V3> V4> V2> V1 答案3：V4> V3> V2> V1 答案4：V3> V4> V1> V2 正确答案为: 1
你做的答案为：2 参考答案 答案1：靠拢轴线；离开轴线；长。 答案2：靠拢轴线；离开轴线；短。 答案3：离开轴线；靠拢轴线；短 答案4：离开轴线；靠拢轴线；长。 正确答案为:1 你做的答案为： 3
答案1： 答案2： 答案3： 答案4： 正确答案为:3 你做的答案为：3 （电偏转、电聚焦）在电偏转实验中，有实验数据作x～V dx曲线。理论上曲线应为一条直线且_______坐标原点，其斜率随V2的增大而_______。 答案1：通过增大 答案2：不通过增大 答案3：通过减小 答案4：不通过减小 正确答案为:3 你做的答案为： 1