电子在电磁场中的运动规律实验报告.docx
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电子在电磁场中的运动规律实验报告
电子在电磁场中的运动规律-实验报告
电子在电磁场中的运动特性研究
一、实验目的
1、测试电偏转
2、测试磁偏转
3、测试电聚焦
4、测试磁聚焦
二、实验原理
（一）电偏转
电子从阴极发射出来后，受阳极作用而加速。
如果电子逸出阴极时的初始动能可以忽略不计，那么它从
射出时的动能就由下式确定：
过阳极A2的电子以v的速度进入两个分别平行的平行板电容器间。
若在某个平行板间加上电压U，板间距离为d，则板间电场（近似视为匀强电场）
。
设电子速度方向为z，电场方向为Y轴，平行
运动，周期
。
最终轨迹为一螺线，螺距h=VxT
。
由上两式可发现，T、h均与Vy无关。
从同一点出发的电子会在一个周期后距出发点一个螺距的地方相遇。
由上式得，荷质比
此实验所用长直螺线管的磁感应强度B可由下式计算：
所以，
μ=4π*10-7亨/米
N=526±2
L=0.234m
D=0.09m
螺距h=0.145m
三、实验仪器
DH4521电子束测试仪
四、实验步骤
1、开启电源，适当调节辉度、聚焦，使屏上光点聚成一细点。
2、光点调零。
在“X（或Y）调节”处调节，先使电压表示数为零，然后调节调零旋钮，使光点位于中心点。
3、电偏转：
测量偏转量D随偏转电压U的变化。
给定阳极电压U2，改变偏转电压，测量一组数据，再改变U2，测量另一组数据。
先测Y轴，再测X轴上的，并求电偏转灵敏度D/Ud。
4、电聚焦：
固定阳极电压U2，调节对应聚焦旋钮，使光点达到最佳聚焦效果，读出聚焦电压U1，再改变阳极电压重新测量。
计算U2/U1。
5、磁偏转：
给定U2，测量偏转量D与偏转电流I的变化。
将磁偏转电流输出与输入相连。
调节电流改变D。
再改变U2，再测数据。
求灵敏度D/I，并解释为什么U2不同，灵敏度不同？
6、磁聚焦：
将“电子束-荷质比”打至荷质比，U2调至700V。
将励磁电流调节旋钮逆时针调节到头，并将励磁电流输入与输出相连。
电流换向开关打向正向，调节输出调节旋钮，加大电流，直至荧光屏上直线一边旋转一边缩短至一个小光点，读取电流值I正。
再将开关打至反向，同理得I反。
再改变U2重复上述步骤。
测出荷质比e/m。
五、数据记录与处理
（一）电偏转
Dx（mm）
4
8
12
16
20
22
25
27
30
Ud（600V）
3.3
6.6
10
13.3
16.3
17.9
20.2
21.8
24
Ud（700V）
3.7
7.6
11.4
15.2
18.7
20.6
23.4
25.2
27.7
Dy（mm）
3
6
10
13
16
20
23
26
30
Ud（600V）
3.9
7.8
13.3
17.4
21.6
27.7
32
35.6
40.7
Ud（700V）
4.7
9.5
15.7
20.5
25.2
31.8
35.9
40.8
46.9
灵敏度600V时为1.25mm/V，700V时为1.08mm/V。
灵敏度600V时为0.722mm/V，700V时为0.639mm/V。
（二）电聚焦
U2
600
700
800
900
1000
U1
140
164
184
202
219
平均
U2/U1
4.29
4.27
4.35
4.46
4.57
4.38
（三）磁偏转
D（mm）
2
4
6
8
10
12
14
16
18
I（600V）
23
42
59
80
101
122
142
161
180
I（700V）
21
46
65
88
111
132
151
174
195
灵敏度600V时为0.1005m/A，700V时为0.0925m/A。
（四）磁聚焦
I励\V阳（V）
700
800
900
1000
I正
1.52
1.6
1.7
1.78
I反
1.59
1.7
1.75
1.89
I平均
1.555
1.65
1.725
1.835
e/m（C/kg）
1.56404E+11
1.58756E+11
1.63408E+11
1.60449E+11
平均值：
1.59754E+11（C/kg）
标准值：
e/m=1.76E+11（C/kg）
百分差E=10%
六、实验结论与误差分析
1、理论上，阳极电压越大，粒子进入偏转板速度越大，在y方向上加速时间越短，所以偏转量越小。
因而电偏转中，电压越低，偏转灵敏度越高。
图像比较符合理论，误差为偶然误差，读数偏差。
2、电聚焦中，比例约为4.4。
图像比较不符合理论，截距太大，可能原因：
1、低电压时读数不准、偏大；2、仪器故障。
3、磁偏转中，阳极电压不同，粒子初速不同，磁场中偏转半径不同，因而灵敏度不同。
图像比较符合理论，误差为偶然误差，读数偏差。
4、磁聚焦结果与实际值接近，但偏小10%。
可发现数据中I反明显大于I正，可能是读数时I反读大了；同时也有π计算时取小了的原因（影响不大）。
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