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 Ik D =(2) 电A e V k V D ==δ（1）/A e V V k D = le图1 电子束电偏转原理ev 图2 电子束磁偏转原理δ磁称为磁偏转灵敏度，用mm/A 为单位。
δ磁越大，表示磁偏转系统灵敏度越高。
2 截止栅偏压原理示波管的电子束流通常是通过调节负栅压U GK 来控制的，调节U GK 可调节荧光屏上光点的辉度。
U GK 是一个负电压，负栅压越大，电子束电流越小，光点的辉度越暗。
教育研究86课程教育研究电偏转和磁偏转是电磁学中的两种常见偏转，二者既有一定的联系也有区别，是近些年高考的特点问题，由于二者的概念比较抽象，学生理解起来比较困难，本文主要对电偏转和磁偏转求电子荷质比进行分析。
物理教材粤教版选修3-5的第三章《原子结构之谜》的第一节是《敲开原子的大门》。
本节课文除了对物理学史的介绍以外，还有一个重要的内容，就是利用电场和磁场对电子的作用求出电子的荷质比。
关于荷质比的求法，笔者对于课本的编排和叙述方式存在一定异议。
我们先来看看课本是如何叙述电子荷质比求法的：“为了进一步确定阴极射线的成分，汤姆生决定测量阴极射线中带电粒子的荷质比，即电量和质量的比值。
他的基本思想是，一个质量为m 、电荷为e 的带电粒子以速率v 垂直进入磁场B 中，如果粒子仅受磁场力的作用，将做圆周运动，向：只要确定了粒子运动的速率及半径，就可以测出荷质比。
……然而，上式中的半径r 不容易测量，有没有其他办法呢？”这里首先提出可以用洛伦兹力提供向心力的方法来计算，但由于r 不易求出转而提出疑问，引导学生尝试其他方法。
接下来进入了“讨论与交流”部分：“设平行板M 、N 间的间距为h ，板的水平长度为d 。
首先是阴极射线仅受电场力作用并达到最大偏转，测出此时的场强E ，随后保持E 不变，外加磁场使射线回复水平不再偏转，测出此时的磁感应强度B 。
1.请证明粒子的初始速率v2.请证明射线粒子荷质比的表达式为从这个“讨论与交流”可以看出，了电子在匀强磁场中做匀速圆周运动（即磁偏转）的解（即电偏转）。
可是在“讨论与交流”下面的课文中又说道：：通过使阴极射线在电场作用下达到最大偏转，从而将不易测量的物理量半径r 转换为容易测量的平行板间距h 和平行板长度d 。
”这样一来，课本似乎是在提醒学生，如果能求出半径间距h 及平行板长度d 之间的关系，就能利用解出，这显然与“讨论与交流”使用电偏转的方法相违背。
这给自主学习的学生带来很大的困惑。
实验十三电子束线的电偏转与磁偏转一、实验目的1.了解电子束线的产生、调节和偏转原理。
3.了解磁场对电子运动的影响。
二、实验原理电子束线是一束加速的电子流，是通过电子枪中的热阴极发射大量的电子，通过电子加速管的阳极电压加速，并通过管中一些特定的结构，如聚焦器，透镜，偏转板等来调节。
在热阴极上施加较高电压，热阴极表面极易发射电子，使电子从热阴极射出，在加速管中通过阳极电压加速。
加速度与阳极电压成正比，电流与电子流密度成正比。
2.电子束线的电偏转电偏转是指通过电场对电子束线中的电子进行偏转。
当电子束通过一个带电和平板时，电子束中的电子会受到力的作用，在水平方向受到电场力F=E×q，其中 E 为电场强度，q 为电子所带电荷量。
力的方向始终垂直于电子运动的方向，所以电子束线将被打向与电场垂直的方向。
三、实验器材与装置万用电表、电子学实验箱、电子束线管、CRO 示波器等。
四、实验步骤1.检查实验仪器和所需的全部元器件，按照电路接线图连接好实验电路，并保证电子枪稳定工作。
2.将电子束管放在实验台上，调节相应的管电压并调整其成一个垂直的红色线，以便后续实验调整方便。
3.接通电路电源，在电子束线管中加入直流电压，使电子流从阳极发射管流经偏转器以及磁偏转器，最后击中荧光屏上。
4.打开示波器，调整亮度，聚焦和辉度，直到荧光屏上显示出一个明亮的光点。
5.调整偏转电压和磁场的大小，使电子流在荧光屏上绘制出一个稳定的图形，记录下相应偏转电压和磁场强度。
6.通过更改偏转器的输出信号并记录不同输入电压下电子束的偏转量，记录实验数据并计算出电偏转的比率。
7.更改磁偏转器的输入电流并记录荧光屏上的偏转量，计算出该磁场的磁感应强度。
五、实验注意事项1.注意安全，使用仪器前应检查仪器是否运行正常。
2.要经常检查电子束线管的压力，确保其正常工作。
3.调节偏转电压和磁场强度时，一定要谨慎，防止电子束过大而烧毁设备。
4.记录每次实验的数据，做好实验报告。
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22)(2121vZ m eE at Y == （4－17－1）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V A 的作用下，加速电压对电子所做的功全部转为电子动能，则A eV mv =221。
将E ＝V ／d 和v 2代入（4－17－1）式，得dV VZ Y A 42=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ϕ的正切为d V Vl dZ dY tg A l x 2===ϕ （4－17－2）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 Stg =ϕ代入（4－17－2）式，得d V VlL S A 2= （4－17－3）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A e V V k S = （4－17－4）k e 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)1(A e V k V S ==电δ （4－17－5）电δ称为电偏转灵敏度，单位为毫米/伏。
