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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.理解电子束管的构造和原理。

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，

那么其最后速度vz可依照功能原理求出来，即eUA?移项后得到vz?

2

12mvz2

2eUA

（C.11.1）m

e

式中UA为加速阳极相关于阴极的电势，为电子的电荷与质量之比（简称比荷，又称荷

m

质比）．假如在垂直于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．假设偏转电场由一个平行板电容器构成，板间间隔为

d，极间电势差为U，那么电子在电容器中所遭到的偏转力为Fy?eE?

eU

（C.11.2）d

??依照牛顿定律Fy?m?y??因而?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，由于遭到的合外力近似为零，因而电子几乎作匀速直线运动，不断

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轴的间隔

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．因而电场偏转的特点是：电子束线偏离z轴（即

荧光屏中心）的间隔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

假如在垂直于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，那么电子遭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，洛伦兹力确实是向心力，因而电子旋转的半径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

而磁场强度B?kI（C.11.7）

式中k是与线圈半径等有关的常量，I为通过线圈的电流值．将（C.11.1）、（C.11.7）式代

人（C.11.6）式，再依照图C.11.2的几何关系加以整理和化简，可得到电于偏离z轴的间隔

N?KM

I

（C.11.8）A

Llk?l?e

1???2?2L?m

式中KM?

也是一个与偏转系统几何尺寸有关的常量．因而磁场偏转的特点是：电子束的偏转间隔与

加速电压的平方根成反比，与偏转电流成正比．

12322

电子管内部线路图

实验内容

1、研究和验证示波管中电场偏转的规律。

检验：①加速电压不变时，偏转间隔与偏转电压是否成正比，

②偏转电压不变时，偏转间隔与加速电压是否成反比，

测量：加速电压VK单位(V)偏转间隔N单位(格)偏转电压Vy单位(V)画出Vy-N曲线，

验证偏转间隔N与偏转电压Vy是否成正比，并算出电偏转灵敏度S=N/Vy。

′′依照Vy-N图线，证明N′1VK1=N2VK2=N3VK3=常量，就验证偏转间隔N与加速电压

VK

成反比关系。

2.研究和验证显象管中磁场偏转的规律。

检验：①加速电压不变时，偏转间隔与偏转电流是否成正比，

②偏转电流不变时，偏转间隔与加速电压的平方根是否成反比。测量：加速电压VK单

位(V)偏转间隔D单位(格)偏转电压VD单位(V)，偏转电流ID

单位(A)

在坐标纸上画出ID-D关系曲线，验证偏转间隔D与偏转电流ID是否成正比，并算出磁偏

转灵敏度S=D/ID。依照ID-D曲线，证明D1?K1?D2?K2?D3?K3=常量，就验证偏转间隔D

与加速电压的平方根K成反比关系。

依照ID-D曲线，证明D1?K1?D2?K2?D3?K3=常量，就验证偏转间隔D与加速电压的平

方根K成反比关系