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大 学 物 理 实 验 报 告
姓名： 专业班级：
学 号： 指导老师： 组别：
实验地点：070403 实验日期： 实验成绩：
实验二 电子束的磁偏转与磁聚焦
在近代科学技术应用中，带电粒子在电场和磁场中的运动，是许多领域中都经常遇到的一种物理现象。示波器中用来显示电信号波形的示波管，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。前者称为电聚焦和电偏转（上次实验），后者称为磁聚焦和磁偏转（本次实验）。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之中。
【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，加深对电子束在磁场中运动规律的认识。
2. 测定示波管磁偏转系统的灵敏度。
3. 通过磁聚焦原理测量电子的荷质比。
【实验仪器】
DH4521电子束测试仪
【实验原理】
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。
（1）电子枪
电子枪的详细结构如图1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。电极G 与
2A 联在一起，两者相对于K 有约几百伏到几千伏的正电压。它产生了一个很强的电场使电子沿电子枪轴
线方向加速。因此电极2A 对K 的电压又称加速电压。用2U 表示。而电极1A 对K 的电压1U 则与2U 不同。由于K 与1A 、1A 与2A 之间电势不相等，因此使电子束在电极筒内的纵向速度和横向速度发生改变，适当地调整1U 和2U 的电压比例，可使电子束聚焦成很细的一束电子流，
使打在荧光屏上形成很小的一个光斑。
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。
图1 电子射线示波管
2
聚焦程度的好坏主要取决于1U 和2U 的大小与比例。 （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．电子束的磁偏转原理
电子束运动遇外加横向磁场时，在洛仑兹力作用下要发生偏转。如图2所示，设实线方框内有均强磁场，磁感强度B 的方向与纸面垂直指向读者，方框外磁场为零。
电子以速度z v 垂直进入磁场B 中，受洛仑兹力F 作用，在磁场区域内作匀速圆周运动，半径为R 。电子沿弧AC 穿出磁场区后，沿C 点的切线方向作匀速直线运动，最后打在荧光屏的P 点。
电子进入磁场之前，其加速的电压为2U ，有 2
212
z eU mv = (1)
式中e 为电子的电量；m 为电子的质量。该式忽略电子离开阴极K 时的初动能。
电子以速度z v 垂直进入磁场B 后，其所受的洛仑兹力 =z F e v B (2)
据牛顿运动第二定律，有 2
=z z v ev B m
R
?=
z
mv R eB
(3) 在偏转角较小的情况下，近似有 tan l D
R L
?≈
= (4) 由此可得偏转量D 与外加磁场B 、加速电压2U 的关系为
D = (5) 如果磁场是由螺线管产生的，如图3所示，因为螺线管内的B=μ0nI ，其中n 是单位长度线圈的圈数，I 是通过线圈的电流，所以
0D n I μ=? 0==m D S I μ (6)
S m 称为磁偏灵敏度，也是一个与偏转系统几何尺寸有关的常量，反映了磁偏转系统的灵敏度的高低。
在国际单位制中，磁偏转灵敏度的单位为米每安培，记为m·A -1。可见位移D 与磁场电流I 成正比，而与加速电压的平方根成反比，这与静电场的情况不同。
图2电子束的磁偏转 图3 偏转磁场的设置
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3．电子束的磁聚焦及荷质比测定原理
在示波管外套一个同轴的螺线管，当给螺线管通以稳恒直流电时，其内部形成一个轴向磁场。置于长直螺线管中的示波管，在不受任何偏转电压的情况下，示波管正常工作时，调节亮度和聚焦，可在荧光屏上得到一个小亮点。若第二加速阳极A 2的电压为2U ，则电子的轴向运动速度：
z v =
(7)
图4 电子作圆周运动 图5 电子作螺旋运动
当给其中一对偏转板加上交变电压时，电子将获得垂直于轴向的分速度r v ，此时荧光屏上便出现一条直线，随后给长直螺线管通一直流电流I ，于是螺线管内便产生磁场（若螺线管足够长，则可认为内部为匀强磁场），其磁感应强度用B 表示。洛伦磁力使电子在垂直于磁场（即垂直于示波管轴）的平面内作圆周运动，如图4，设其圆周运动的半径为R ，则有
2=r r v ev B m R
?=r mv
R eB (8)
圆周运动的周期为
22=
r R m
T v eB
ππ= (9) 电子既在轴线方向以速度z v 作匀速直线运动，又在垂直于轴线的平面内作匀速圆周运动。如图5所示，它的轨道是一条螺旋线，其螺距用h 表示，则有
=z h v T =
(10) 从(9)、(10)两式可以看出，电子运动的周期和螺距均与r v 无关。虽然各个电子的径向速度不同，但由于轴向速度相同，由一点出发的电子束，经过一个周期以后，它们又会在距离出发点相距一个螺距的地方重新相遇，这就是磁聚焦的基本原理，由(10)式可得
2228e m U h B π=
(11)
长直螺线管的磁感应强度B ，可以由下式计算。
B (12) 式中螺丝管内的线圈匝数N =535±1（具体以螺线管上标注为准）；螺线管的长度L =0.235m ；螺线管的直径D 0=0.092m ；螺距（Y 偏转板至荧光屏距离）h =0.135m ；I 为通过螺线管的励磁电流，可以从电子束实验仪上读出；μ0=4π×10-7 H/m=1.257×10-6 H/m 。
将(12)代入(11)，可得电子荷质比为：
()222
22222008e m U L D N h I πμ=+
(13)
4
【实验内容及步骤】
1. 电子束的磁偏转 依照图6完成以下步骤：
图6 磁偏转实验线路图
（1）开启电源开关，将“电子束-荷质比”选择开关打向电子束位置，亮度适当调节，并调节聚焦，使屏上光点聚成一细点。注意：光点不能太亮，以免烧坏荧光屏。
（2）光点调零，将面板上钮子开关打向X 偏转电压显示，调节“X 调节”旋钮，使电压表的指针在零位，再调节X 调零旋钮，使光点位于示波管垂直中线上；同X 调零一样，将面板上钮子开关打向Y 偏转电压显示，将Y 调节后，光点位于示波管的中心原点。
（3）测量偏转量D 随磁偏转电流I 的变化，给定2U ，将磁偏转电流输出与磁偏转电流输入相连，调节磁偏转电流调节旋钮（改变磁偏转线圈电流的大小）测量一组D 值。改变磁偏转电流方向，再测一组D -I 值。改变2U ，再测两组D-I 数据。（2U ：600-1000V ）。通过换向开关改变磁偏转电流方向，再次实验。
（4）记录实验数据，做D-I 图，用图解法测得磁偏转灵敏度S 磁，并解释为什么2U 不同，S 磁不同。 2. 磁聚焦和电子荷质比测量 依照图7完成以下步骤：
图7 磁聚集与电子荷质比测量实验线路图
（1）开启电源开关，将“电子束-荷质比”选择开关打向荷质比方向，此时荧光屏上出现一条直线，阳极电压调到700V 。
（2）将励磁电流部分的调节旋钮逆时针方向调节到头，并将励磁电流输出与励磁电流输入相连（螺线管）。
（3）电流换向开关打向正向，调节输出调节旋钮，逐渐加大电流使荧光屏上的直线一边旋转一边缩短，直到出现第一个小光点，读取此时对应的电流值I 正，然后将电流调为零。再将电流换向开关打向反向（改变螺线管中磁场方向）
，重新从零开始增加电流使屏上的直线反方向旋转并缩短，直到再得到一个小
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光点，读取此时电流值I 反。（注意：调节过程中，光点亮度会增加，注意将亮度调暗，以免烧坏仪器）
（4）改变阳极电压为800V ，重复步骤3，直到阳极电压调到1000V 为止。 （5）记录实验数据，通过（13）式，计算出电子荷质比e/m ，并与标准值比较。
【实验数据记录、实验结果计算】
作与的关系图，用图解法测得磁偏转灵敏度。
2U = 700V 时：m S
【对实验过程及结果中的现象或问题进行分析、讨论】
【实验注意事项】
1.在实验过程中，光点不能太亮，以免烧坏荧光屏。
U后，亮点的亮度会改变，应重新调节亮度，勿使亮点过亮，一则容易损坏荧光屏，
2.改变阳极电压
2
同时亮点过亮，聚焦好坏也不易判断，调节亮度后，阳极电压值有变化，再调到规定的电压值即可。
3.在改变螺线管励磁电流方向或磁偏转电流方向时，应先将电流调到最小后再换向。
4.仪器应南北方向放置以减小地磁场对测量精度的影响。
5.切勿在通电的情况下拆卸面板对电路进行查看或维修，机箱内有高压，防止触电。
6.不要将磁感线圈长时间停留在大电流工作，以免烧坏线圈。
【实验心得体会】
6
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
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
电子顺磁共振实验报告 一、实验目的 1. 学习电子顺磁共振的基本原理和实验方法；； 2. 了解、掌握电子顺磁共振谱仪的调节与使用； 3.测定DMPO-OH的EPR 信号。 二、实验原理 1.电子顺磁共振（电子自旋共振） 电子自旋共振(Electron Spin Resonance, ESR)或电子顺磁共振(Electron Paramagnanetic Resonance,EPR)，是指在稳恒磁场作用下，含有未成对电子的原子、离子或分子的顺磁性物质,对微波发生的共振吸收。1944年，苏联物理学家扎沃伊斯基(Zavoisky)首次从CuCl2、MnCl2等顺磁性盐类发现。电子自旋共振（顺磁共振）研究主要对象是化学自由基、过渡金属离子和稀土离子及其化合物、固体中的杂质缺陷等，通过对这类顺磁物质电子自旋共振波谱的观测（测量因子、线宽、弛豫时间、超精细结构参数等），可了解这些物质中未成对电子状态及所处环境的信息，因而它是探索物质微观结构和运动状态的重要工具。由于这种方法不改变或破坏被研究对象本身的性质，因而对寿命短、化学活性高又很不稳定的自由基或三重态分子显得特别有用。近年来，一种新的高时间分辨ESR技术，被用来研究激光光解所产生的瞬态顺磁物质（光解自由基）的电子自旋极化机制，以获得分子激发态和自由基反应动力学信息，成为光物理与光化学研究中了解光与分子相互作的一种重要手段。电子自旋共振技术的这种独特作用，已经在物理学、化学、生物学、医学、考古等领域得到了广泛的应用。 2.EPR基本原理 EPR 是把电子的自旋磁矩作为探针，从电子自旋磁矩与物质中其它部分的相互作用导致EPR 谱的变化来研究物质结构的，所以只有具有电子自旋未完全配对，电子壳层只被部分填充（即分子轨道中有单个排列的电子或几个平行排列的电子）的物质，才适合作EPR 的研究。不成对电子有自旋运动，自旋运动产生自旋磁矩, 外加磁场后，自旋磁矩将平行或反平行磁场方向排列。经典电磁学可知，将磁矩为μ的小磁体放在外磁场H 中，它们的相互作用能为： E＝-μ· H = -μH cosθ 这里θ为μ与H之间的夹角,当θ= 0 时，E = -μH, 能量最低，体系最稳定。θ=π时，E=μH，能量最高。如果体系从低能量状态改变到高能量状态，需要外界提供能量；反之，如果体系由高能量状态改变为低能量状态，体系则向外释放能量。
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
电子束的偏转与聚焦实 验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
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。
[标签:标题] 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?eV A。 2 将E＝V／d和v2代入（4－17－1）式，得 2 Y?VZ 4V Ad 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?l2V Ad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） 2V Ad 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V A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） V A ke为电偏常数。可见，当加速电压V A一定时，偏转距离与偏转电压呈线性关系。为了反映电偏转的灵敏程度，定义 ?电?S?ke(1) （4－17－5）
核磁共振与顺磁共振实验的不同点 应物12-2班摘要：在本实验中 ，我们了解到了核磁共振和顺磁共振的基本原理；学习了利用核磁共振校准磁场和测量朗德g因子的方法，以及在微波和射频范围内观察电子顺磁现象，在本实验中使用微波进行电子顺磁共振实验。 核磁共振（NMR）是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中能级之间发生共振跃迁的现象。顺磁共振又称为电子自旋共振（ESR），这是因为物质的顺磁性主要来自电子的自旋。 关键字：核磁共振 顺磁共振 电子自旋 朗德g因子 引言： 核磁共振（NMR）是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中能级之间发生共振跃迁的现象。早期的核磁共振电磁波主要采用连续波，灵敏度较低，1966年发展起来的脉冲傅里叶变换核磁共振技术，将信号采集由频域变为时域，从而大大提高了检测灵敏度，由此脉冲核磁共振得到迅速发展，成为物理、化学、生物、医学等领域中分析、鉴定和微观结构研究不可缺少的工具。 顺磁共振又称为电子自旋共振（ESR），EPR现象首先是由苏联物理学家 E．K．扎沃伊斯基于1944年从MnCl2、CuCl2等顺磁性盐类发现的。物理学家最初用这种技术研究某些复杂原子的电子结构、晶体结构、偶极矩及分子结构等问题。以后化学家根据EPR测量结果，阐明了复杂的有机化合物中的化学键和电子密度分布以及与反应机理有关的许多问题。60年代以来，由于仪器不断改进和技术不断创新，EPR技术至今已在物理学、半导体、有机化学、络合物化学、辐射化学、化工、海洋化学、催化剂、生物学、生物化学、医学、环境科学、地质探矿等许
多领域内得到广泛的应用。 正文： 一. 基本原理 （1） 核磁共振基本原理 由量子力学知道，质子数与种子数两者或其一为奇数的原子核才有核自旋，其磁矩与核自旋角动量成正比，可写成： 式中为磁矩，为自旋角动量，为比例因子，为波尔磁矩，为常数。 当核自旋系统处于恒定直流磁场中时，由于核自旋系统和之间的相互作用，核能级发生赛曼能级分裂。对于氢核这类的简单核系统，原能级仅分裂成上下两个能级和，上下两个能级的粒子数分别为和。热平衡时自旋粒子数随能量增加按指数规律下降，故。磁场为时，上下两能级间能量差与与成正比。 若在垂直于方向加一个频率为的射频（106-109Hz）场，当射频的量子能量hv与赛曼能级分裂正好相等，满足 时，即发生能级间的核自旋粒子由到的受激跃迁，和由到的发射跃迁。由于固定，通过调节射频频率满足公式的共振条件，此时频率称为共振频率，此种方法称为扫频法。相反频率固定，通过调节磁场满足公式的实验方法称为扫场法。两种方法等效。 （2） 顺磁共振基本原理 由原子物理知，原子中的电子由于轨道运动，具有轨道磁矩，其数值为： 负号表示方向与相反，在量子力学中，则，其中为玻尔磁子。 电子除了轨道运动外还具有自旋运动，因此其还具有自旋磁矩，其数值表示为： ，代入得到。 由原子物理知，原子磁矩与外磁场B相互作用能可表示为： ， 不同的磁量子数所对应的状态表示不同的磁能级，相邻磁能级间的
实验十电子束实验 Experiment 10 Electron beam experiment 随着近代科学技术的发展，电子技术的应用已深入到各个领域，例如电 子射线在电磁场中偏转和聚焦的规律，已在示波器、显像管、扫描电子显微 镜等仪器设备中广泛应用。带电粒子在电场和磁场中运动规律，已成为掌握 现代科学技术必不可少的基础知识。本实验研究电子在各种电场和磁场中的 运动规律，了解电子束实验仪的结构和原理。 实验目的Experimental purpose 1．了解电场对电子加速的原理，掌握电子束在横向均匀电场作用下偏转的规律。 2．了解电子束在横向磁场作用下偏转原理及规律。 3．掌握高压万用表及电子束实验仪的使用方法。 实验原理Experimental principle 示波器和电视机中用来显示图象的示波管都属于电子束管，都有产生电 子束的系统和对电子束进行加速、聚焦、偏转和强度控制等系统。本实验分 别讨论电子束的偏转特性及测量方法。 1．示波管简介Brief introduction oscillometer 示波管的内部构造如图1所示，玻璃壳里抽成真空。接通电源后，灯丝发热，阴极发射电子。栅极加上相对于阴极的负电压，其作用有：一是调节栅压的大小以便控制阴极发射电子的强度，所以栅极也叫控制极；二是栅极电压和第一阳极电压构成一定的空间电位分布，使得由阴极发射的电子束在栅极附近形成一交叉点（实际是最一小截面），图中F为灯丝，K为阴极，G为栅极，A1、A2分别为第一、第二阳极，第一、第二阳极的作用一方面构成聚焦电场，使得由阴极发射
的电子在聚焦电场的作用下又会聚起来；另一方面使电子加速。电子以高速打在荧光屏上使其发光，光亮度取决于达到荧光屏的电子数目和电子速度，改变栅压及加速电压的大小都可控制光点的亮度。 纵、横偏转板Y 、X 是两对相互垂直的平行板，偏转板上加以不同的电压，用来 控制荧光屏上光点的位置。因此可用示波管观察各种电压信号的波形。示波管的内表面涂有石墨导电极，叫做屏蔽极，它与第二阳极连接在一起。使荧光屏受到电子轰击而产生的二次电子由石墨导电层流入供电回路，避免荧光屏附近电荷积聚。这样，电子进入第二阳极后就在一个等电位的空间中运动。 2． 电子束在电场中的加速和偏转Electronic beams accelerate and deflect in the electric field 电子从阴极发射出来认为其初速度为零，经加速电场（其加速电压为U 2）加速后,电子从电子枪“枪口”（最后一个加速电极A 2的小孔）射出时的速度为 z ν，由下式确定： 222 1 eU m z =ν （1） 在示波管的两块偏转板加上电压时，通过两板之间的电子束将受电场力的作用，电子束的运动方向发生偏转，现只研究Y 偏转板上所加电压U d 与电子束射到屏上光点 在纵向位移距离S 之间关系（X 偏转板 图1示波管的结构
电子束的偏转实验报告 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 12mvz 2 2eUA A． 电偏转的观测 由图1、2、3、5可以清楚得看出，当阳极电压Uz不变时，偏转电压随偏转量的增大线性变化。第4张图可以看出，我测量的第五组数据是有问题的。所以，我就放弃了第五组数据，作出了图5。
然后我分析了一下不同阳极电压下偏转电压随偏转量变化快慢。显然，斜率即电偏转灵敏度，分别为：0.105,0.0915，0.082, 0.0753, 斜率是随着阳极电压的增大而减小的。为了清晰明了， 我把两者的关系用图表示出来 上图说明阳极电压与图1,2,3,5的电偏转灵敏度之间几乎是 成线性变化的。 阳极电压的增大导致了初速度的增加，而初速度越大偏转就 越难，因而偏转灵敏度越小。 偏转距离De和偏转电压Ud是成线性变化的。至于De与阳极 电压Uz的关系，根据图1,2,3,5中的公式，可以知道，当偏转电 压Ud为10V时，Dz分别为：1.025，0.912，0.785, 0.744，所以根据下图可知： 当偏转电压相同时，随着阳极电压的增大，偏转量增减少。 B 磁偏转的观测 图6,7,8是磁偏转观测部分的图。这三张图说明了，偏转电 流与偏转量是成一次函数关系变化的。下图表示的是图6,7,8的 斜率即磁偏转灵敏度与阳极电压的关系： 显然，三个数据几乎是在一条直线上，所以磁偏灵敏度是和 阳极电压成线性的。并且随着阳极电压的增大磁偏灵敏度减小。 阳极电压增大导致电子速度的增大，电子就越不容易被偏转。 当Uz不变时，Dm随着偏转电流I的增大而增大；当I不变时，Dm随着Uz的变大而减小，如图：（取I为100mA为基点）