示波管的结构
示波管的原理
第17课时 示波管的原理知识内容：一、示波管的结构及原理：1、用途：观察电信号随时间变化的情况。
2、结构：由_________、____________和____________组成，管内抽成真空。
如图所示。
电子枪：产生高速高速飞行的一束电子；偏转电极：使粒子左右偏转和上下偏转；荧光屏：显示粒子打在屏上的位置。
3、工作原理：（1）在X X '和Y Y '都不加电压，电子从极板小孔射出后做匀速直线运动，打在屏中央，产生一个亮斑。
（如上图）（2）在X X '上不加电压，只在Y Y '上加电压，电子在Y Y '电场中偏转，出电场后沿直线运动，亮斑在Y Y '方向偏转y '，22l L l y y +='； 所以：)2(20L l d mv qUl y +='； 有：U y ∝' ； 改变加在Y Y '上电压，亮斑在竖直位置也改变。
若t U U m ωs i n=，则t y y m ωs i n '='，亮斑沿Y Y '上下移动，U 变化 很快，亮斑移动很快，看起来是一条亮线。
（3）如果只在X X '上加电压，亮斑在水平方向发生偏移，U 变化，亮斑沿水平变化， U x ∝'， 加上如图的扫描电压：亮斑从一侧匀速运动到另一侧，又迅速返回原处， 又匀速扫到另一侧。
若扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条亮线。
（4）通常在电极Y Y '上加要研究的信号电压，在X X '上加扫描电压，如果它们周期相同，荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的曲线。
二、课堂练习：1、某示波器在XX ′、YY ′不加偏转电压时光斑位于屏幕中心，现给其加如图所示偏转电 压，则在光屏上将会看到下列哪个图形(圆为荧光屏，虚线为光屏坐标)()2、如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压 U 1加速后以速度0v 垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量 是h 。
示波管原理高中物理
示波管原理高中物理示波管是一种用来显示电压变化的仪器，它在物理实验和电子技术中有着广泛的应用。
在高中物理学习中，我们也需要了解示波管的原理和工作原理。
本文将对示波管的原理进行详细介绍，希望能够帮助大家更好地理解这一知识点。
首先，我们需要了解示波管的基本结构。
示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏组成。
电子枪产生的电子束通过偏转系统控制在荧光屏上显示出波形。
电子枪中的热阴极产生电子，经过加速电场加速后，进入聚焦系统进行聚焦，最后由偏转系统控制电子束在荧光屏上形成图像。
其次，我们来了解一下示波管的工作原理。
当示波管接收到电压信号时，电子束受到偏转系统的控制，在荧光屏上显示出相应的波形。
偏转系统可以控制电子束的水平和垂直方向的偏转，从而实现对电压信号波形的显示。
荧光屏上的荧光物质可以发光，将电子束轰击后产生亮点，形成波形图像。
了解了示波管的基本结构和工作原理后，我们可以进一步了解示波管的应用。
示波管可以用来显示各种不同形式的电压信号波形，例如正弦波、方波、三角波等。
通过示波管，我们可以直观地观察到电压信号的变化情况，对信号的频率、幅值、相位等进行测量和分析。
示波管还可以用来观察电路中的故障，帮助工程师进行故障诊断和维修。
在学习示波管的过程中，我们还需要了解一些示波管的参数和特性。
例如，示波管的灵敏度、带宽、扫描速度等参数都会影响到示波管的显示效果和测量精度。
了解这些参数和特性，可以帮助我们更好地选择和使用示波管，提高测量的准确性和可靠性。
总的来说，示波管作为一种重要的电子测量仪器，在物理学习和电子技术领域有着广泛的应用。
通过了解示波管的基本结构、工作原理、应用和特性，我们可以更好地理解电压信号的显示和测量，提高实验和工程实践中的测量和分析能力。
希望通过本文的介绍，大家能够对示波管有一个更深入的了解，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
感谢大家的阅读！。
示波管组成
荧光屏位于示波管的终端，它的作用是将偏转后的电子束显示出来，以便观察。在示波器的荧光屏内壁涂有一层发光物质，因而，荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光。此时光点的亮度决定于电子束的数目、密度及其速度。改变控制极的电压时，电子束中电子的数目将随之改变，光点亮度也就改变。在使用示波器时，不宜让很亮的光点固定出现在示波管荧光屏一个位置上，否则该点荧光物质将因长期受电子冲击而烧坏，从而失去发光能力。
此外，为了使荧光屏上显示的图形保持稳定，要求锯齿波电压信号的频率和被测信号的频率保持同步。这样，不仅要求锯齿波电压的频率能连续调节，而且在产生锯齿波的电路上还要输入一个同步信号。这样，对于只能产生连续扫描（即产生周而复始、连续不断的锯齿波）一种状态的简易示波器（如国产SB10型等示波器）而言，需要在其扫描电路上输入一个与被观察信号频率相关的同步信号，以牵制锯齿波的振荡频率。对于具有等待扫描功能（即平时不产生锯齿波，当被测信号来到时才产生一个锯齿波，进行一次扫描）功能的示波器（如国产ST-16型示波器、SR-8型双踪示波器等而言，需要在其扫描电路上输入一个与被测信号相关的触发信号，使扫描过程与被测信号密切配合。为了适应各种需要，同步（或触发）信号可通过同步或触发信号选择开关来选择，通常来源有3个：①从垂直放大电路引来被测信号作为同步（或触发）信号，此信号称为“内同步”（或“内触发”）信号；②引入某种相关的外加信号为同步（或触发）信号，此信号称为“外同步”（或“外触发”）信号，该信号加在外同步（或外触发）输入端；③有些示波器的同步信号选择开关还有一档“电源同步”，是由220V，50Hz电源电压，通过变压器次级降压后作为同步信号。
图5-2示波管内部结构示意图
第一阳极对阴极而言加有约几百伏的正电压。在第二阳极上加有一个比第一阳极更高的正电压。穿过控制极小孔的电子束，在第一阳极和第二阳极高电位的作用下，得到加速，向荧光屏方向作高速运动。由于电荷的同性相斥，电子束会逐渐散开。通过第一阳极、第二阳极之间电场的聚焦作用，使电子重新聚集起来并交汇于一点。适当控制第一阳极和第二阳极之间电位差的大小，便能使焦点刚好落在荧光屏上，显现一个光亮细小的圆点。改变第一阳极和第二阳极之间的电位差，可起调节光点聚焦的作用，这就是示波器的“聚焦”和“辅助聚焦”调节的原理。第三阳极是示波管锥体内部涂上一层石墨形成的，通常加有很高的电压，它有三个作用：①使穿过偏转系统以后的电子进一步加速，使电子有足够的能量去轰击荧光屏，以获得足够的亮度；②石墨层涂在整个锥体上，能起到屏蔽作用；③电子束轰击荧光屏会产生二次电子，处于高电位的A3可吸收这些电子。
06 大学物理实验 示波器的使用方法
六、显示李萨如图形
使用“XY”示波器功能，即不使用内部的扫描 信号，在水平偏转板和垂直偏转板上都由外部 加上正弦电压，这时光斑在水平和垂直方向均 作简谐振动，当两信号频率成简单整数比时， 显示一稳定的闭合曲线，称为李萨如图形。 李莎如图中，水平方向割点数与竖直方向割点 数之比恰好与频率成反比：
n y : nx f x : f y
改变R1的大小， 调节辉度
水平偏转板X1X2和垂直偏转板Y1Y2上加上电压可 以控制电子束打在荧光屏上的位置。
显示波形时，Y1Y2上所 加的电压（被测信号） 由这里接入。
二、电压放大和衰减系统
当加在偏转板上的信号太小或太大时，需先进行放 大或衰减，才能在屏上观察到适合测量的波形。
垂直衰减 放大旋钮
电压微 调旋钮
频率/周期 微调旋钮
标准信号 输出处
为了得到非1误差系数，校准 示波器前先将微调旋钮打开。 （稍稍向左旋转）
测量三个未知信号
用信号发生器输出三个频率超过1000Hz的未知 信号到示波器，分别测量器峰峰电压和周期。 通过调节频率和电压调节旋钮可产生新信号。
波形选择 电压调节 频率调节
信号输出处
②观察李萨如图形
使用xy示波器功能，把由信号发生器输出的频 率为50Hz的固定信号加到水平偏转板，将可调 信号加到垂直偏转板，调节可调信号的频率， 在屏上显示如下李萨如图形，并计算fy。
水平衰减 放大旋钮
三、扫描和同步系统
扫描波发生器产生一个锯 齿波信号，加在水平偏转 板上，在扫面信号的作用 下，光斑在屏上以相同的 频率从左向右扫描。
Ux
t
同步装置的作用是自动调节扫面信号的频率， 使其与加在垂直偏转板上的被观测信号保持 确定的频率和相位关系，使屏上显示的波形 稳定。
物理示波管实验报告
一、实验目的1. 了解示波管的结构和工作原理；2. 学习使用示波器观察电信号的波形；3. 掌握示波器测量电压、频率和时间参数的方法；4. 熟悉示波器的操作步骤和维护方法。
二、实验原理示波管是一种利用电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。
示波管主要由示波管、放大系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。
1. 示波管：示波管是示波器的核心部件，由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。
（1）电子枪：电子枪包括灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极等。
阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子，并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。
（2）偏转系统：偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。
（3）荧光屏：荧光屏用于显示电子束偏转后的轨迹，从而观察电压信号随时间变化的波形。
2. 放大系统：放大系统用于放大示波管输入的微弱信号，使其达到足够的强度，以便在荧光屏上清晰显示。
3. 衰减系统：衰减系统用于调节输入信号的大小，以适应放大器的需求。
4. 扫描和同步系统：扫描和同步系统用于使荧光屏上的波形稳定显示，便于观察。
三、实验仪器与设备1. 示波器：双踪示波器（型号：CA8020，测频仪器误差百分之三，测电压仪器误差百分之三）；2. 函数信号发生器（型号：CA1640-202，测频仪器误差取其末尾数最小分度单位）；3. 连接线；4. 小喇叭；5. 电源。
四、实验步骤1. 开启示波器和函数信号发生器，调节信号发生器的输出频率和幅度，使其符合实验要求；2. 将信号发生器的输出端与示波器的输入端相连，观察荧光屏上的波形；3. 调节示波器的辉度、聚焦、水平和竖直位移通道选择、触发、电平、幅度因子、扫描因子等参数，使波形清晰显示；4. 测量电压、频率和时间参数，记录实验数据；5. 关闭示波器和函数信号发生器，整理实验器材。
五、实验数据与分析1. 电压测量：通过调节示波器的幅度因子，使荧光屏上的波形高度适中，记录电压值。
实验34电子束的电偏转和电聚焦
S
A2 A B Z A3
但电子在聚焦极板中始终受
到，因此可 以起到聚焦的作用。
A
fz fr f
B f r′
f′ f z′
图3 静电透镜
大学物理实验
事实上，图3中A2两端的电场皆有聚焦作用，是 两个静电透镜的组合，即A1和A2之间以及A2和A3 之间形成的电场共同作用，使电子束实现聚焦。 并且聚焦程度的好坏主要取决于聚焦电压V1（即 A2与Ｋ之间电位差）和加速电压V2（即加速电极 A1 A3与K之间电位差）的大小。 令 n
大学物理实验
垂直位移y随偏转电压Udy的增加而增大，两者 是线性关系。定义单位偏转电压Udy所引起的电子 束在荧光屏上的位移y为示波管的电偏转灵敏度 Ｓy，即
Sy y bL U dy 2dV2
同理，对Ｘ轴偏转板也有相应的电偏转灵敏度，即
x bL Sx U dx 2dV2
大学物理实验 3.电子束的聚焦及强度
大学物理实验
注意事项：
1.仪器面板中部的“高压保护指示灯”为高压保护 指示。如果灯泡亮，则表明仪器内部电源高压部 分出现故障，请立即关闭仪器电源，检查电源高 压部分并进行维修。
2.由于示波管电源电压高达1200伏左右，操作者应
特别注意安全。
大学物理实验 3.调节聚焦电压时，观察光点，使之会聚到最佳状
大学物理实验 2.电子束的加速与电偏转
电子动能的增量等于它在加速 电场中势能的减少，所以有能 量关系式
v2 e 0
Y
b
y
l
++++++
y Z
y d
电子示波器的结构原理
(4)示波管的型号及其意义:示波管的型号由四部分组成。
(2)偏转板:偏转板有两对。一对是Y轴偏转板(或称垂直偏转板);另一对是X轴偏转板(或称水平偏转板)。偏转板的作用是使电子束按一定规律上下、左右移动。如果没有偏转板的控制作用,亮点只能停留在荧光屏的中心。
(3)荧光屏:它是用发光材料涂在玻璃屏的内壁形成的。电子束轰击荧光屏使它发光,显示出被测信号的图形。荧光屏的材料不同,荧光屏的发光颜色也不同,通常有绿、黄、蓝等色。
电子示波器的结构原理
1.示波管
示波管是示波器的主要部件,其作用是把待观察的电压信号变换成发光的图形显示出来。示波管是由电子枪、偏转板、荧光屏三个主要部分组成。
(1)电子枪:电子枪的作用是产生和发射出一束高速的电子射线轰击在荧光屏上,使荧光屏亮出光点。电子枪包括灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极、第二阳极和第三阳极。灯丝:一般是通以6.3V交流电压,用来加热阴极;阴极:灯丝通电后,阴极受热而发射电子;控制栅极:控制阴极发射出来的电子数;
第三个阶段(t3～t4):锯齿形电压从负峰值瞬间上升到正峰值,亮点从荧光屏的右边迅速回到左边。锯齿形电压的一个周期完成一次扫描,如果每秒钟扫描次数达到十几次以上,加上荧光屏的余辉作用,我们在荧光屏上就能看到一条水平扫描线。水平扫描线的长短与加在X轴偏转板上的锯齿形电压幅度有关。电压幅度大,扫描线长;电压幅度小,扫描线短。
3.亮点聚焦原理
示波器亮点的聚焦,是由第一阳极和第二阳极组成的电子透镜系统所产生的静电场来完成的。第二阳极和第一阳极相比是处于正电位,并有一定的电位差,因此它们之间就有静电场存在。根据电子逆电力线方向运动的原理,电子从阴极发射出来后,受到静电场的作用,使电子集中形成一束很细的电子射线,在荧光屏上呈现一个亮点。改变第一阳极和第二阳极的位差,是利用聚焦点电位器和辅助聚焦点电位器来实现的。
示波管工作原理
示波管工作原理
示波管是一种用于显示电子波形的设备，通过不同电压信号控制电子束在荧光屏上形成可见的图案。
它的工作原理如下：
1. 加速电压：示波管的基本结构包括玻璃管、荧光屏和电针。
在玻璃管的一端有一个电源引线，通过加速电压来加速电子束。
加速电压会产生一个电场，使得电子束向荧光屏加速运动。
2. 电子发射：在示波管的另一端，有一个电子枪产生电子束。
电子枪由一个加热丝和一个聚集极组成。
加热丝产生热量，使得聚集极附近的阴极发射电子。
这些电子被加速电场引力吸引，并形成电子束。
3. 水平和垂直偏转：示波管的水平和垂直偏转系统可使电子束的位置在荧光屏上移动，从而绘制出相应的波形。
水平偏转通过施加水平电压来控制电子束的水平位移；垂直偏转通过施加垂直电压来控制电子束的垂直位移。
4. 荧光屏：电子束在通过水平和垂直偏转系统后，最终打到荧光屏上。
荧光屏上的荧光物质受到电子束的激发，发出可见光。
通过控制电子束的位置和强度，可以绘制出不同形状和频率的电子波形。
总之，示波管通过加速电压加速电子束，通过水平和垂直偏转控制电子束的位置，在荧光屏上形成可见的电子波形。
这种工作原理使得示波管成为测量和显示电子信号的重要设备。
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y y'
x x'
+ - 电子枪
+
加速器
+
水平偏转电场 荧光屏
竖直偏转电场
二、示波器的工作原理
试推导偏转位移y/
v⊥ v
φ
+ + + + + +
U
y/
v0
d
-q
m
y
v0
φ
l/2
- - - - - l
L
+
+
+
+
φ
+
+
v⊥
y
φ
v
U
d
-q
m v0
v0
θ
l
x
- - - - - -
带电粒子是如何运动的呢？ 在偏转电场中 匀变速曲线运动 出了偏转电场后
匀速直线运动
如何求偏转位移呢？
在偏转电场中
设运动时间为 1 沿水平方向 垂直于电场方向
t
uq 加速度 a dm
l v0t1
1 2 y at1 2 v y at1
在电场外
设运动时间为
t2
在垂直于电场方向上
L v0t2
在沿竖直方向上
y v y t2
//
沿竖直方向上的总位移
y y y
在每个粒子穿过电场的瞬间看成电压恒定
观看带电粒子随电压变化其位置情况
Uy
t
Ux
t
/ //
ql l y L U 2 mv0 d 2
/
你还有其它处理方法吗
同理可推导水平偏转位移x/
三、如何分析带电粒子打在荧光 屏上的位置与什么因素有关呢
ql l y L U 2 mv0 d 2
/
V0确定，偏转位移由U决定 V0很大，穿过电场的时间很短