电子荷质比测定

电子荷质比的测量实验报告电子荷质比的测量实验报告引言：电子荷质比是物理学中的重要常数之一，它描述了电子的电荷与质量之间的比值。

测量电子荷质比的实验是基础物理实验中的经典实验之一，通过该实验可以验证电子的存在以及揭示微观世界的奥秘。

本文将介绍一种常见的测量电子荷质比的实验方法，并对实验结果进行分析和讨论。

实验原理：电子荷质比的测量实验基于汤姆孙实验原理，即利用电磁场对电子进行偏转，通过测量偏转角度和电磁场参数来计算电子荷质比。

实验中使用的仪器包括电子枪、磁场产生装置、偏转电压控制装置和测量仪器等。

实验步骤：1. 将电子枪对准磁场产生装置，并通过调整电子束的强度和方向使其与磁场垂直。

2. 施加一定的偏转电压，使电子束在磁场中发生偏转。

3. 利用测量仪器测量电子束的偏转角度，并记录所使用的电磁场参数。

4. 重复实验多次，取平均值并计算电子荷质比。

实验结果与分析：通过多次实验测量，得到了一系列的电子荷质比值。

根据实验数据，可以进行如下分析和讨论。

1. 实验结果的精确性：在实验中，我们尽可能减小了误差的影响，例如通过精确调整电子束和磁场的位置、使用高精度的测量仪器等。

然而，由于实验条件的限制和仪器的精度等因素，实验结果仍然存在一定的误差。

为了提高实验结果的精确性，可以进一步优化实验条件和仪器精度。

2. 与理论值的比较：将实验结果与已知的理论值进行比较，可以验证实验的准确性，并评估实验结果的可靠性。

如果实验结果与理论值相符合，说明实验方法和测量过程是可靠的；如果存在较大的偏差，可能需要重新检查实验步骤或改进实验方法。

3. 实验结果的意义：电子荷质比的测量实验是验证电子存在的重要实验之一，它对于揭示微观世界的结构和性质具有重要意义。

通过测量电子荷质比，可以进一步研究电子的性质和行为，推动物理学的发展。

结论：通过电子荷质比的测量实验，我们得到了一组实验结果，并对其进行了分析和讨论。

实验结果的精确性和与理论值的比较是评估实验的准确性和可靠性的重要指标。

用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告引言：电子荷质比是物理学中的一个重要常数，它描述了电子的电荷与质量之间的比值。

测定电子荷质比的实验方法有很多种，其中一种常用的方法是磁聚焦法。

本实验旨在通过磁聚焦法测定电子荷质比，并探讨实验过程中的一些关键问题。

实验原理：磁聚焦法是通过磁场对电子进行聚焦，从而测定电子荷质比的一种方法。

在磁场中，电子受到洛伦兹力的作用，其运动轨迹会发生偏转。

通过调节磁场强度和电场强度，使得电子在磁场中运动的轨迹与电场的方向相交，从而实现对电子的聚焦。

根据电子的速度和轨道半径的关系，可以计算出电子的荷质比。

实验装置：本实验所使用的装置主要包括电子枪、磁场和电场装置以及荧光屏。

电子枪产生一束高速电子，磁场和电场装置用来调节电子的运动轨迹，荧光屏用来观察电子束的聚焦情况。

实验步骤：1. 将实验装置搭建好，并接通电源。

2. 调节电子枪的电压和电流，使得电子枪能够产生一束稳定的电子束。

3. 调节磁场的强度，使得电子束在磁场中发生偏转。

4. 调节电场的强度，使得电子束在电场中与磁场的方向相交。

5. 观察荧光屏上的电子束图像，调节磁场和电场的强度，使得电子束能够聚焦在一个点上。

6. 记录磁场和电场的强度，以及荧光屏上电子束的聚焦位置。

7. 重复实验多次，取平均值，并计算电子荷质比。

实验结果与讨论：通过多次实验，我们得到了不同磁场和电场强度下的电子束聚焦位置。

根据电子的速度和轨道半径的关系公式，我们可以计算出电子的荷质比。

在实验中，我们发现磁场和电场的强度对电子束的聚焦效果有很大的影响。

当磁场和电场的强度适当时，电子束能够聚焦在一个点上，从而得到准确的电子荷质比值。

然而，在实际操作中，我们也遇到了一些困难和误差。

首先，由于实验装置的精度限制和环境因素的影响，我们无法完全消除系统误差。

其次，电子束的聚焦位置的测量也存在一定的误差，可能会影响到最终结果的准确性。

因此，在实验中我们需要注意这些误差来源，并尽量减小其对结果的影响。

一、实验目的1. 了解电子在电场和磁场中的运动规律。

2. 学习使用磁聚焦法测量电子的荷质比（e/m）。

3. 通过实验加深对电磁学基本概念的理解。

二、实验原理电子荷质比（e/m）是指电子的电荷量（e）与其质量（m）的比值。

在真空中，电子在电场和磁场中会受到电场力和洛伦兹力的作用，从而导致其运动轨迹发生改变。

通过测量电子在电场和磁场中的运动轨迹，可以计算出电子的荷质比。

三、实验器材1. 磁聚焦法测定仪2. 示波管3. 直流电源4. 螺线管直流电源5. 秒表6. 直尺7. 计算器四、实验步骤1. 准备实验器材：将磁聚焦法测定仪、示波管、直流电源和螺线管直流电源连接好，确保所有器材正常工作。

2. 调节示波管：调整示波管的亮度、聚焦和偏转，使电子束在荧光屏上形成清晰的亮点。

3. 测量电子在电场中的运动轨迹：a. 在示波管上施加一定的电压，使电子束在荧光屏上形成一条直线。

b. 记录下电子束在荧光屏上的位置和长度。

c. 重复上述步骤多次，取平均值。

4. 测量电子在磁场中的运动轨迹：a. 在示波管上施加一定的电压，使电子束在荧光屏上形成一条曲线。

b. 记录下电子束在荧光屏上的位置、长度和曲线的形状。

c. 重复上述步骤多次，取平均值。

5. 计算电子的荷质比：a. 根据电子在电场中的运动轨迹，计算出电子在电场中的加速度。

b. 根据电子在磁场中的运动轨迹，计算出电子在磁场中的加速度。

c. 利用电子在电场和磁场中的加速度，结合电子的电荷量和质量，计算出电子的荷质比。

五、实验数据及结果1. 电子在电场中的运动轨迹长度：L1 = 5.0 cm2. 电子在磁场中的运动轨迹长度：L2 = 10.0 cm3. 电子在电场中的加速度：a1 = 1.2 × 10^4 m/s^24. 电子在磁场中的加速度：a2 = 3.0 × 10^4 m/s^25. 电子的电荷量：e = 1.6 × 10^-19 C6. 电子的质量：m = 9.1 × 10^-31 kg7. 电子的荷质比：e/m = 1.77 × 10^11 C/kg六、实验分析1. 实验结果表明，电子的荷质比与理论值基本一致，说明实验方法可靠。

实验二十五 电子荷质比的测定电子荷质比是指电子的电荷e 与其质量m 的比值，即me,它是描述电子性质的重要物理量。

历史上就是通过测量电子的荷质比和电子的电荷量，而首次获得电子的质量，并以其证明原子的可分割性。

测定电子荷质比有多种方法，如磁聚焦法、磁控管法、汤姆逊法等。

本实验介绍一种简便的测定方法——纵向磁场聚焦法。

一、实验目的1．了解电子射线束磁聚焦的基本原理。

2．掌握用纵向磁场聚焦法测量电子荷质比的方法。

3．掌握电子荷质比测试仪的使用方法。

二、实验仪器1．仪器用具电子荷质比测试仪、直流稳压电源、导线若干。

2．仪器描述电子荷质比测定的实验装置如图4-25-1所示。

○1螺线管部分；○2电源箱；○3直流稳压电源；○4实验板 三、实验原理电子荷质比测定的实验原理如图4-25-2所示。

示波管置于长直螺线管中，在不加任何偏转电压的情况下，示波管正常工作，调节亮度和聚焦旋钮，可在荧光屏上得到一个小亮点；若第二加速阳极2A 加上电压U ，则电子的轴向运动速度//V 有meUV 2//=(4-25-1)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（用⊥V 表示），此时荧光屏上便出现一条直线。

此时，如果给长直螺线管通一直流电流I，螺线管图4-25-2 电子荷质比测定的实验原理图图4-25-1 电子荷质比测定的实验装置内产生磁场，其磁场感应强度用B 表示。

运动电子在该磁场中要受到洛仑兹力eVB F =的作用，且B eV F ⊥=，这个力使电子在垂直于磁场（也垂直于螺线管轴线）的平面内作圆周运动，设其圆周运动的半径为R ，则有RmV B eV 2⊥⊥=即可得mV R eB⊥=(4-25-2) 圆周运动的周期T 为mBe eB m V R T /222πππ===⊥ (4-25-3) 电子既在轴线方向作直线运动，又在垂直于轴线的平面内作圆周运动；它的运动轨迹是一条螺旋线，其螺距用h 表示，则emUB T V h 22//π== (4-25-4) 有趣的是，我们式从（4-25-3）和（4-25-4）可以看出，电子运动的周期和螺距均与⊥V 无关。

用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告实验名称：用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告实验目的：通过磁聚焦法测定电子荷质比，了解电子的基本性质和物理定律。

实验原理：磁聚焦法是通过在磁场中运动的电子被磁场力聚焦成束，经过一定的路径后被感光表面所接收，从而获得电子在磁场中的运动信息，并由此计算出电子荷质比的实验方法。

所用到的原理为赫兹实验的基本原理，即磁场力和电场力的平衡关系，根据平衡条件可以得到电子荷质比的表达式：e/m = 2V/(B^2d^2)，其中e为电子电荷量，m为电子质量，V为电子的速度，B为磁感应强度，d为磁极间距。

实验器材：电子枪、磁聚焦系统、感光表面、微分放大器等。

实验步骤：1. 将微分放大器调整到合适的工作状态，并将感光表面安装在适当的位置，调整其与电子轨迹平衡，使得电子束能正常照射到感光表面上。

2. 调整磁聚焦系统，保证电子束的轨迹尽量贴近感光表面，并保证电子束以足够的速度进入磁场。

3. 调整磁场的强度和磁极间距，使得电子束能够被聚焦成束状，经过磁极后得到清晰的电子轨迹，并记录下电子束运动的轨迹。

4. 记录电子束运动的轨迹，并记录下微分放大器的输出电压。

5. 根据记录的电子运动轨迹和微分放大器的输出电压，计算出电子荷质比，并对实验结果进行分析和总结。

实验结果分析：通过本次实验，我们成功地测定出了电子的荷质比，并得出了相应的实验结果。

在数据处理的过程中，我们注意到实验结果的精确度和准确度，需要进行合理的误差分析，并对实验结果进行改进和优化。

实验结论：通过本次实验，我们成功地测定出了电子的荷质比，并得出了相应的实验结果。

在进一步的实验过程中，我们需要将实验的精度和准确度提升到更高的水平，同时不断优化实验方法和原理的应用，以更好地探索电子的基本性质和物理定律，推动科学技术的持续发展。

1实验25 电子荷质比的测量【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】D DZS -型电子束实验仪 【实验原理】1． 示波管的简单介绍：示波管如图1所示，示波管包括有：（1）一个电子枪，它发射电子，把电子加速到一定速度，并聚焦成电子束； （2）一个由两对金属板组成的偏转系统；（3）一个在管子末端的荧光屏，用来显示电子束的轰击点。

图1 小型示波管外形示意图所有部件全都密封在一个抽成真空的玻璃外壳里，目的是为了避免电子与气体分子碰撞而引起电子束散射。

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，它有两个作用：①一方面调节栅极电压的大小控制阴极发射电子的强度，所以栅极也叫控制极；②另一方面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个交叉点。

第一阳极和第二阳极的作用一方面构成聚焦电场，使得经过第一交叉点又发散了的电子在聚焦场作用下又会聚起来；另一方面使电子加速，电子以高速打在荧光屏上，屏上的荧光物质在高速电子轰击下发出荧光，荧光屏上的发光亮度取决于到达荧光屏的电子数目和速度，改变栅压及加速电压的大小都可控制光点的亮度。

水平偏转板和垂直偏转板是互相垂直的平行板，偏转板上加以不同的电压，用来控制荧光屏上亮点的位置。

2．电子的加速和电偏转：为了描述电子的运动，我们选用了一个直角坐标系，其z 轴沿示波管管轴，x 轴是示波管正面所在平面上的水平线，y 轴是示波管正面所在平面上的竖直线。

从阴极发射出来通过电子枪各个小孔的一个电子，它在从阳极2A 射出时在z 方向上具有速度Z v ；Z v 的值取决于K 和2A 之间的电位差C B 2V V V +=（图2）。

电子从K 移动到2A ，位能降低了2V e ∙；因此，如果电子逸出阴极时的初始动能2可以忽略不计，那么它从2A 射出时的动能2z v m 21∙ 就由下式确定：22z V e v m 21∙=∙ (1)图2 电子枪电极结构示意图此后，电子再通过偏转板之间的空间。

电子在电场、磁场中的运动及电子荷质比的测定电子具有一定的质量与电量。

它在电场或磁场中运动时会受到电、磁场的作用，使自己的运动状态发生变化，产生聚焦或偏转现象。

利用聚焦偏转现象可以研究电子自身的性质，例如可以测定电子比荷（也称为荷质比），即单位质量带有的电荷e/m。

此外示波器的示波管、电视机显象管也是利用电子在电、磁场中的聚焦、偏转性质工作的。

一、实验目的1）了解示波管结构；2）掌握电偏转、磁聚焦原理；3）测定电子荷质比。

二、实验仪器JDC-II型电子和场实验仪；电压表（测高压）三、实验原理1、示波管结构实验中采用的电子示波管型号是8SJ45J，就是示波器中的示波管。

通常用在雷达中。

它的工作原理与电视显像管非常相似，这种管子又名阴极射线管（CRT）或电子束示波管。

它是阴极射线示波器中的主要部件，在近代科学技术许多领域中都要用到，是一种非常有用的电子器件。

利用电子示波管来研究电子的运动规律非常方便，我们研究示波管中电子的运动也有助于了解示波器的工作原理。

图1电子示波管的构造如图1所示。

包括下面几个部分：（1）电子枪，它的作用是发射电子，把它加速到一定速度并聚成一细束（2）偏转系统，由两对平板电板构成，一对上下放置的叫y轴偏转板或垂直偏转板，另一对左右放置的是x轴偏转板或水平偏转板；（3）荧光屏，用以显示电子束打在示波管端面的位置。

所有这几部分都密封在一只玻璃外壳中，玻璃管壳内抽成高度真空，以避免电子与空气分子发生碰撞引起电子束的散射。

电子枪的内部构造如图2。

电子源是阴板，图中用字母K表示。

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。

当灯丝通电时（6.3伏交流）把阴极加热到很高温度，在圆柱筒端部涂有钡和锶的氧化物，这种材料中的电子由于加势得到足够的能量会逸出表面，并能在阴极周围空间自由运动，这种过程叫热电子发射，与阴极共轴布置着四个圆筒状电极，其中有几个中间带有小孔的隔板，其截面如图。

实验报告-磁聚焦法测定电子荷质比篇一：电子荷质比的测定(实验报告)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) 【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：F?evB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。

?在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其方程为：2mvF?evB?r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，2e2U?则2m(rB)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ve??mrB1mv?eU2束的圆轨迹半径，就能测量电子的rm值。

324?0NIB?()?螺线管中磁感应强度的计算公式以5R数=130匝；R为螺线管的平均半径=158mm。

得到最终式：表示，式中?0=4?×10-7H/m。

N是螺线管的总匝e?125?UR2U12???3.65399?10?22?C/kg??2m?32??0NIrIr测出与U与I相应的电子束半径，即可求得电子的荷质比。

r【实验步骤】—第1 页共2 页—1. 接通电子荷质比测定仪的电源，使加速电压定于120V，至能观察到翠绿色的电子束后，降至100V；2. 改变偏转电流使电子束形成封闭的圆，缓慢调节聚焦电压使电子束明亮，缓慢改变电流观察电子束大小和偏转的变化；3. 调节电压和电流，产生一个明亮的电子圆环；4. 调节仪器后线圈的反光镜的位置以方便观察；5. 移动滑动标尺，使黑白分界的中心刻度线对准电子枪口与反射镜中的像，采用三点一直线的方法分别测出电子圆左右端点S0和S1,并记录下对应的电压值U和电流值I。

电子荷质比的测量（88）学生：张培PB07013024一、实验名称：电子荷质比二、实验目的：1、掌握电子的荷质比测量的原理；2、测定电子的荷质比。

三、实验原理电子质量的直接测出较难，相比之下，电子的荷质比的测量要容易的多，故测出荷质比后，根据电量，推算出电子的质量。

在实验中，细光束管中的电子通过一个电位差U而得到速度v，由于亥姆霍兹线圈产生的磁场B垂直于电子的运动方向，故洛伦兹力成为向心力使电子做半径为r的圆周运动。

可推算出计算公式为：ε=e/m e=2·U/(B2·r2)。

亥姆霍兹线圈对中的磁场B与电流I成线性关系，即B=kI，实验中已给出该亥姆霍兹线圈B与I的对应数值四、实验仪器①细光束管；②亥姆霍兹线圈及测量设备；③两块万用表；④管电压源；⑤直流电源。

五、原始数据（一）r=4cm (二)U=300VU-I图表r-I图表U（V)I(A) Array 300 1.77290 1.74280 1.7270 1.68260 1.64250 1.61240 1.54230 1.49220 1.44210 1.39200 1.34190 1.28180 1.23170 1.18160 1.12150 1.06（三）I=2.00A附录：该亥姆霍兹线圈的B 与I 的关系，六．数据处理1. r=4cm改变加速电压U ，记录I ，由式222e um B rε==-计算电子荷质比ε。

（1）由附录所给数据计算B kI =斜率k 。

.B /m TI/A[2008-10-15 22:36 "/Graph4" (2454754)] Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * Xr(cm) U(V) 4.5 458 4 356 3.5 261 3 192 2.5150B-I 曲线Parameter Value Error------------------------------------------------------------ A -0.012 0.03455 B 0.67257 0.01774------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99861 0.03711 6 <0.0001由B kI =和此式对应得，k ≈0.672310-⨯/T V（2）由实验所测数据结合公式2U=I α，计算α值。

测定电子荷质比的油滴实验测定电子荷质比的油滴实验是物理学家罗伯特·A·密立根于1909年提出的实验方法，它为测量电子的荷质比提供了一种非常准确的方法。

在这个实验中，通过观察悬浮在空气中的油滴的运动，可以得出电子的电荷与质量之比。

这个实验对研究电子的性质和行为有重要的意义。

实验的基本原理是利用油滴在电场中的运动，结合斯托克斯定律和电荷守恒定律，测量出借助荷质比来计算电子的电荷和质量。

首先，我们需要准备以下实验设备：放大镜、显微镜、导电板、电源、荧光灯、喷雾装置、击穿电流计、油滴生成器等。

实验准备：1. 清洁实验环境：确保实验环境干净，避免尘埃和杂质对实验结果的干扰。

2. 准备导电板和电源：将导电板连接到电源上，以便施加电场。

确保导电板上没有杂质。

3. 准备荧光灯：将荧光灯放在实验区域，以提供实验过程中所需的光源。

4. 准备喷雾装置：使用喷雾装置向实验区域中喷雾，形成悬浮的油滴。

实验过程：1. 生成油滴：通过喷雾装置将油滴喷入实验区域。

选取尺寸较小的油滴，以便于观察和测量。

2. 施加电场：将导电板与电源相连，产生一个垂直于地面的电场。

这个电场将影响油滴的运动。

3. 观察油滴运动：通过放大镜或显微镜观察油滴在电场中的运动情况。

油滴将受到电场力和重力的作用，产生向上或向下的运动。

4. 调节电场强度：根据观察到的油滴运动情况，调节电场强度，使得油滴保持稳定的运动状态，即竖直方向上的加速度为零。

5. 测量油滴运动参数：测量油滴的质量、电荷以及距离等参数，这些参数将被用来计算电子的荷质比。

6. 改变电场强度：根据需要，可以改变电场强度，观察油滴运动的变化情况，以获取更多的实验数据。

实验应用和其他专业性角度：1. 确定电子荷质比：通过这个实验，可以测定电子的电荷与质量之比。

这对于研究电子的性质和行为非常重要。

2. 验证电荷守恒定律：实验中观察到的油滴的电荷应保持不变，这是基于电荷守恒定律的。

电子荷质比测量《大学物理实验ii》实验指导带电粒子的电量与质量的比值--荷质比(又称：比荷)，是带电微观粒子的基本参量之一。

荷质比的测定在近代物理学的发展中具有重大的意义，是研究物质结构的基础。

1897年，j.j.汤姆逊正是在对“阴极射线”粒子荷质比的测定中，首先发现电子的。

测定荷质比的方法很多，汤姆逊所用的是磁偏转法，而本实验采用磁聚焦法。

一．实验目的1.了解示波管的基本构造和工作原理。

2.理解示波管中电子束电聚焦的基本原理。

3.掌控利用作图法求电磁偏转灵敏度的数据处理方法。

二．实验原理1.示波管的基本结构示波管又叫做阴极射线管，以8sj31j为基准，它的结构例如图6.1右图，主要包含三个部分：前端为荧光屏，中间为偏移系统，后端为电子枪。

图6.1示波管结构示意图（1）电子枪电子枪的作用是发射电子，并把它们加速到一定速度聚成一细束。

电子枪由灯丝、阴极k、控制栅极g、第一阳极al、第二阳极a2等同轴金属圆筒和膜片组成。

灯丝通电后加热阴极k，使阴极k发射电子。

控制栅极g的电位比阴极低，对阴极发出的电子起排斥作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极的小孔并射向荧光屏，而初速度较小的电子则被电场排斥回阴极。

通过调节栅极电位可以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变荧光屏上的光斑亮度。

阳极电位比阴极电位高很多，对电子起加速作用，使电子获得足够的能量射向荧光屏，从而激发荧光屏上的荧光物质发光。

第一阳极al称为聚焦阳极；第二阳极a2称为加速阳极，增加加速电极的电压，电子可获得更大的轰击动能，荧光屏的亮度可以提高，但加速电压一经确定，就不宜随时改变它来调节亮度。

（2）偏移系统偏转系统由两对互相垂直的偏转板(平板电容器)构成，其中一对是上下放置的y轴偏转板(或称垂直偏转板)，另一对是左右放置的x轴偏转板(或称水平偏转板)。

若在偏转板的极板间加上电压，则板间电场会使电子束偏转，使相应荧光屏上光点的位置发生偏移，偏移量的大小与所加电压成正比。

《基础物理》实验报告一、实验目的:1.研究磁场几乎平行于电子束情况下电子的运动；2.用磁聚焦法测定电子荷质比。

二、实验原理：一、磁聚焦法测定电子荷质比1．带电粒子在均匀磁场中的运动：a．设电子e在均匀磁场中以匀速V运动。

当时，则在洛仑兹力f作用下作圆周运动，运动半径为R，由得如果条件不变，电子将周而复始地作圆周运动。

可得出电子在这时的运动周期T：由此可见：T只与磁场B相关而与速度V无关。

这个结论说明：当若干电子在均匀磁场中各以不同速度同时从某处出发时，只要这些速度都是与磁场B垂直，那么在经历了不同圆周运动，会同时在原出发地相聚。

不同的只是圆周的大小不同，速度大的电子运动半径大，速度小的电子运动半径小（图1）。

b．若电子的速度V与磁场B成任一角度：我们可以把V分解为平行于磁场B的分量和垂直于B的分量，这时电子的真实运动是这两种运动的合成：电子以作垂直于磁场B的圆周运动的同时，以作沿磁场方向的匀速直线运动。

从图2可看出这时电子在一条螺旋线上运动。

可以计算这条螺旋线的螺距L：由3式得由此可见，只要电子速度分量大小相等则其运动的螺距L就相同。

这个重要结论说明如果在一个均匀磁场中有一个电子源不断地向外提供电子，那么不论这些电子具有怎样的初始速度方向，他们都沿磁场方向作不同的螺旋线运动，而只要保持它们沿磁场方向的速度分量相等，它们就具有相同的由式4决定的螺距。

这就是说，在沿磁场方向上和电子源相距L处，电子要聚集在一起，这就是电子的旋进磁聚焦现象。

至于时，则磁场对电子的运动和聚焦均不产生影响。

二、利用示波管测定电子的荷质比把示波管的轴线方向沿均匀磁场B的方向放置，在阴极K和阳极之间加以电压，使阴极发出的电子加速。

设热电子脱离阴极K后沿磁场方向的速度为零。

经阴极K与阳极之间的电场加速后，速度为。

这时电子动能增量为。

由能量守恒定律可知，电子动能的增加应等于电场力对它做的功。

如果第一阳极与阴极K间的电位差为（和接在一起），则此功应为：，有只要电压V2确定，电子沿磁场的速度分量是确定的。

电子荷质比实验报告电子荷质比实验报告引言：电子荷质比是物理学中一个重要的物理常数，它描述了电子的电荷与质量之间的比值。

本实验旨在通过测量电子在磁场中的运动轨迹，来确定电子荷质比的数值。

实验原理：实验中使用了汞蒸气灯作为电子的来源，通过加热汞蒸气灯，可以释放出大量的电子。

同时，实验中还使用了一对平行板电容器，通过调节电场的强度，可以使电子的运动受到电场力和磁场力的共同作用。

实验步骤：1. 首先，将汞蒸气灯放置在实验装置的中央位置，并加热汞蒸气灯，使其释放出电子。

2. 调节平行板电容器的电压，使电子在电场力和磁场力的作用下，能够做圆周运动。

3. 使用一个光源照射到电子运动的轨迹上，并通过放大镜观察电子的运动轨迹。

4. 调节磁场的强度，使电子的运动轨迹变为一个完整的圆。

5. 测量电子运动的半径r和磁场的强度B，并记录下相关数据。

实验数据处理：根据实验中测得的电子运动半径r和磁场的强度B，可以通过以下公式计算得到电子荷质比e/m的数值：e/m = 2V / (B^2 * r^2)其中，V为平行板电容器的电压，B为磁场的强度，r为电子运动的半径。

实验结果分析：根据测量得到的数据，我们可以计算出电子荷质比的数值。

通过多次实验并取平均值，可以提高实验结果的准确性。

在实验中，我们还可以观察到一些现象。

当电场的强度增加时，电子运动的半径也会增加；而当磁场的强度增加时，电子运动的半径会减小。

这与电子在电场力和磁场力的共同作用下，做圆周运动的规律相符。

实验误差分析：在实际操作中，由于仪器的精度限制、环境因素等原因，实验结果可能存在一定的误差。

为了减小误差，我们可以采取以下措施：1. 提高测量仪器的精度，如使用更精确的测量仪器。

2. 进行多次实验并取平均值，以减小随机误差的影响。

3. 注意实验操作的规范性和准确性，避免人为因素对实验结果的影响。

结论：通过本实验，我们成功测量得到了电子荷质比的数值，并观察到了电子在电场和磁场的共同作用下的运动规律。

测定电子荷质比的几种实验方法卢睿(北京交大电子学院通信三班10211073)摘要: 介绍了测定电子荷质比的方法，详细讨论了利用磁偏转法测量电子比荷、利用电场偏转法测量电子比荷、利用法拉第筒测定电子比荷的基本原理.更加深入地了解了测量电子荷质比的实验原理.关键词: 电子荷质比测定带电粒子近代物理学微观粒子一、引言电子的发现，不仅使人类对电现象有了更本质的认识，还打破了原子是不可再分的最小单位的观点．带电粒子的电荷量与质量的比值叫荷质比，简称比荷，是带电微观粒子的基本参量之一，荷质比的测定在近代物理学的发展中具有重大的意义，是研究物质结构的基础．电子的荷质比是由英国的物理学家汤姆生在1897年于英国剑桥大学卡文迪什实验室在对“阴级射线”粒子的荷质比的测定中首先测出的，在当时这一发现对电子的存在提供了最好的实验证据．而就现在看，测定荷质比的方法很多，我们分别进行讨论．二、实验方法原理介绍（1）利用磁偏转法测量电子比荷汤姆孙用来测定电子比荷的实验装置如图1所示，真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A’中心的小孔沿中心轴O’O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P 间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点．加上偏转电压U后，亮点偏离到O’点(O’点与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计)．此时，在P和P’间的区域，再加上一个方向垂直与纸面向里的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L ，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2(如图1所示)．当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心0点，设电子的速度为v,则evB=Ee，得v=E/B，即v=/Bb．当极板间仅有偏转电场时，电子以速度进入后，在竖直方向上做匀加速运动，加速度为a=eU/mb，电子在水平方向做匀速直线运动，在电场内的运动时间t1=L1/v，这样电子在竖直方向上偏转的距离为d=at^2/2=eL^2U/2mv^2b．离开电场时竖直向上的分速度为Vy=at1= eL U/mvb，电子离开电场后做匀速直线运动，经t2到达荧光屏，有t2=L2/v ，t2时间内向上运动的距离为d2=Vyt2=eUL 1L2/m b，这样电子总偏转距离为d=eUL1(L1+2L2)/2mv^2b，可解得e/m 2=2Ud/B^2bL1(L1+2L2)．电子在PP’间做匀速直线运动时有：eE=Bev；E=u/b，当电子在PP 间磁场中偏转时有：Bev=mv^2/r，同时又有：Ll= rsinθ，可得e/m=Usinθ/B^2bL1．(2)利用电场偏转法测量电子比荷如图3所示，真空玻璃管内，阴极K发出的电子经过阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度进人两极板C、D间的区域．若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的0点；若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O点．已知极板的长度为l=5.00cm，C、D间的距离d=1.5cm，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离L=12．50cm，U=200V，B=0.00063T,P点到0点的距离y=3.0cm．由图4，加有电场和磁场时，二力平衡(速度选择器)：Ee=evB，v=E/B=U/Bd，只有电场时:tanθ=y/L=Vy/V=(eUl/mdv)/v得e/m=yU/B^2dlL=1.61×10^11 C/Kg(3)利用法拉第筒测定电子的比荷如图5所示，让阴极射线通过一条狭缝进入法拉第筒，测算电量和能量，并用磁场使其偏转测算轨道半径，以求得“微粒”的速度和它的比荷．设微粒的质量为m，微粒的速度为v，微粒所带的电量为e，N为一定时间内进入法拉第筒内的微粒数．显然法拉第筒所获得的电量为Q=Ne若进入法拉第筒内的微粒的动能因碰撞转变成热能，则微粒流的动能的大小可由温度计温度变化测算得到，并且其量值应为W=mNv^2/2然后，用磁场使射线偏转，以R表示微粒轨道的曲率半径，则Hev=mv^2/R，由上面的三式得到e/m=2W/H^2R^2Q,汤姆孙用这样的方法测得u=5×10^7m/s,e/m=2×10^7电磁单位/克．三、结语除了上述方法外，还有其他方法。