电子束的偏转与聚焦(北京科技大学物理实验报告)
大学物理实验电子束的偏转实验报告
大学物理实验电子束的偏转实验报告一、实验目的1、研究电子束在电场和磁场中的偏转规律。
2、了解电子束偏转的控制方法和应用。
3、掌握测量电子束偏转量的实验技术。
二、实验原理1、电子在电场中的偏转当电子在平行板电容器的电场中运动时，受到电场力的作用而发生偏转。
假设电子从阴极发射出来时的初速度为$v_0$，平行板电容器的板间电压为$U$，板间距为$d$，板长为$L$，则电子在电场中的加速度为$a ＝＼frac{eU}｛md}＄，其中$e$为电子电荷量，＄m$为电子质量。
电子在电场中的偏转位移$y$可以通过以下公式计算：＄y ＝＼frac{1}｛2}at^2$，其中$t$为电子在平行板电容器中的运动时间，＄t ＝＼frac{L}｛v_0}＄。
2、电子在磁场中的偏转当电子在均匀磁场中运动时，受到洛伦兹力的作用而发生偏转。
假设电子以速度$v$垂直进入磁场，磁感应强度为$B$，则电子受到的洛伦兹力为$F ＝ evB$，电子在磁场中做匀速圆周运动，其半径$r$为$r＝＼frac{mv}｛eB}＄。
电子在磁场中的偏转位移$y$可以通过几何关系计算得出。
三、实验仪器电子束偏转实验仪、直流稳压电源、示波器、多用表等。
四、实验步骤1、电场偏转实验（1）连接实验仪器，将电子束偏转实验仪的电源接通，调节电压输出，使平行板电容器的板间电压达到设定值。
（2）打开示波器，调整示波器的参数，使其能够清晰地显示电子束的偏转轨迹。
（3）观察电子束在电场中的偏转情况，记录不同电压下电子束的偏转位移。
2、磁场偏转实验（1）将磁场装置接入实验电路，调节磁场强度，使其达到设定值。
（2）观察电子束在磁场中的偏转情况，记录不同磁场强度下电子束的偏转位移。
五、实验数据及处理1、电场偏转实验数据｜板间电压（V）｜偏转位移（mm）｜｜｜｜｜ 50 ｜ 25 ｜｜ 100 ｜ 50 ｜｜ 150 ｜ 75 ｜｜ 200 ｜ 100 ｜以板间电压为横坐标，偏转位移为纵坐标，绘制出电场偏转的特性曲线。
电子束的偏转与聚焦实验报告
电子束的偏转与聚焦实验报告实验目的：本实验旨在通过对电子束的偏转与聚焦进行实验，探究电子束在电场和磁场作用下的行为规律，加深对电子束的物理特性的理解。
实验仪器和材料：1. 电子束偏转器。
2. 电子束聚焦器。
3. 电子束发生器。
4. 电子束检测器。
5. 电源。
6. 磁铁。
7. 导线。
8. 示波器。
9. 实验台。
10. 电子束样品。
实验原理：电子束的偏转与聚焦实验是利用电场和磁场对电子束进行控制，从而观察电子束在不同条件下的行为。
电子束在电场中会受到电场力的作用，而在磁场中会受到洛伦兹力的作用。
通过调节电场和磁场的强度和方向，可以实现对电子束的偏转和聚焦。
实验步骤：1. 将电子束发生器连接到电子束偏转器和聚焦器上，并调节电子束的强度和方向。
2. 将磁铁放置在电子束的路径上，调节磁场的强度和方向。
3. 通过示波器观察电子束在不同电场和磁场条件下的运动轨迹。
4. 调节电子束的聚焦器，观察电子束的聚焦效果。
5. 记录实验数据，并进行数据分析和实验结论的总结。
实验结果：经过一系列实验操作和数据记录，我们观察到在不同电场和磁场条件下，电子束的偏转和聚焦情况发生了明显的变化。
当电场和磁场的方向和强度发生变化时，电子束的运动轨迹也相应发生了变化。
在调节电子束聚焦器时，我们发现可以通过调节聚焦器的参数，实现对电子束的聚焦效果的控制，从而获得清晰的电子束图像。
实验结论：通过本实验，我们深入了解了电子束在电场和磁场作用下的行为规律。
电子束在电场和磁场的双重作用下，呈现出复杂的运动轨迹，但通过调节电场和磁场的参数，可以实现对电子束的精确控制。
此外，通过调节电子束聚焦器，也可以实现对电子束的聚焦效果的控制，为电子束成像提供了重要的理论基础和实验依据。
总结：本实验通过对电子束的偏转与聚焦进行实验，探究了电子束在电场和磁场作用下的行为规律，加深了对电子束的物理特性的理解。
通过实验操作和数据分析，我们获得了丰富的实验结果，并得出了一系列结论，为进一步研究和应用电子束技术提供了重要的实验基础。
电子束的偏转与聚焦测量数据
误差 6.8% 6.74%
点聚测量时螺距 h 应从电子束在示波 结果分析:通过这种方法测量的电子荷质比误差较大。点聚 点聚 管中的第一个聚焦点开始算起，但第一个聚焦点的位置随栅压、第一阳极、第二阳极的电压 而变化。在不同的加速电压下用同一个螺距计算显然有误差。螺距随各电压变化而变化的规 律选做实验。线聚 线聚的螺距应从水平偏转板附近测量。 线聚 一是螺距的测量起点随不 误差分析: 本实验测量荷质比误差较大，误差主要来自与两方面，一是 一是 同的加速电压而变化；二是 二是聚集电流的误差，一方面来源表的精度，重要的是来自聚焦状态 二是 的判断造成的。 其它误差：1、示波管中的真空度影响 µ 0 的准确度。2、把螺线管中的磁场忽略边缘效应，看 成理想的匀强磁场，它与实际磁场有误差。4、地磁场也稍微影响。
950V 1.62A 1.694
1000V 1.68A 1.665
理论值
1.758
误差分析：此仪器给出的螺距比较准确，这是由示波管的结构决定的。但是多数仪器上缺少 铭牌，缺少参数。若统一用少数仪器上的参数，部分仪器测量误差就太大。 2、用电子束实验仪测量 、 点聚： 点聚： h = 230mm, N = 1385, D = 92.5mm, L = 265mm
0.492 0.550
6.7% 10.2%
线聚： 线聚： h = 167 mm, N = 1385, D = 92.5mm, L = 265mm
Ua
1000V 1200V
励磁电流（A） 正 反 正 反 0.664 0.683 0.746 0.696
I正 + I反 2 0.678 I =
0.721
e (×1011 C / kg ) m 1.59
Hale Waihona Puke Ua100V 1200V
实验57__电子束的偏转与聚焦-大学物理实验
实验五十七电子束的偏转与聚焦[实验目的]1、了解电子枪的结构2、研究电子在横向电场及横向磁场中的运动规律3、了解电子束的磁聚集原理4、测定电子的荷质比[实验仪器]WS-JD-DZS型电子束综合实验仪、直流稳压电源、数字万用表，低压电表、直流毫安表，螺线管[实验原理]一、示波管的结构与工作原理电子束综合实验仪的核心部件是一示波管。
示波管为阴极射线管，简写为CRT。
示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成，如图57-1所示。
图57-1电子枪：由加热电极（灯丝）F、阴极K、栅极（调制极）G、加速电极A2’第一阳极A1（聚焦极）和第二阳极A2（辅助聚焦极）组成。
A2’与A2在示波管内部相连。
偏转板：DX 为水平偏转板（X、X’一对），DY为垂直偏转板（Y、Y’一对）。
荧光屏：在示波管玻璃屏内表面涂敷荧光物质膜层构成；外部用玻璃封装，抽真空并加有吸气剂。
阴极K为表面涂有氧化物（钡、锶的氧化物）的金属圆筒，经灯丝加热（电压6.3V）后，温度上升，一部分电子脱离圆筒表面，变成自由电子，自由电子在外电场作用下形成电子流。
栅极G为顶端带孔（Ø.1mm）的圆筒，套装在阴极之外，栅极的电位低于阴极的电位，对阴极发射出的电子起控制作用。
调节栅极电位可以控制射向荧光屏的电子流密度。
电子流密度越大，荧光屏上的光点就越亮。
当栅极电位调到相对阴极足够负时，将没有电子通过栅极，荧光屏上光点消失，此时栅-阴极间的电位差称为截止电压。
8SJ31J型示波管的截止电压为-35～－70V。
调节栅-阴极间电压可控制荧光屏上光点的亮度，这就是亮度调节。
加速电极A2’是一长金属圆筒，其电位比阴极高1000V左右，用于加速电子。
圆筒内有一对同轴中心开孔的金属片，用于截获偏离轴线的电子，使电子束有较细截面。
加速电极后面是第一阳极A1和第二阳极A2（A2与A2’相连接），第一阳极电压一般为几百伏，与A2’、A 2一样也是中心有小孔的圆板。
A2’、A1、A2三极形成的电场除具有对电子加速作用外，还起着会聚作用，使电子束会聚成很细一束，这种作用称为聚焦。
1311电子束的偏转与聚焦
（5）
电子既在轴线方面作直线运动，又在垂直于轴线的平面内作圆周运动。它的轨道是一条螺旋线，其螺距用 表示，则有：
（6）
从（5）、（6）两式可以看出，电子运动的周期和螺距均与 无关。虽然各个点电子的径向速度不同，但由于轴向速度相同，由一点出发的电子束，经过一个周期以后，它们又会在距离出发点相距一个螺距的地方重新相遇，这就是磁聚焦的基本原理，由（6）式可得
（7）
长直螺线管的磁感应强度 ，可以由下式计算：
（8）
将（8）代入（7），可得电子荷质比为：
(9)
为真空中的磁导率 亨利/米
本仪器的其它参数如下：螺线管内的线圈匝数： 螺线管的长度： 螺线管的直径： 螺距（ 偏转板至荧光屏距离）
（2）
2．电子的磁偏转原理：
电子束进入长度为 的区域，有一个垂直于纸面向外的均匀磁场 ，由此引起的磁场力的大小为 ，而且它始终垂直于速度，此外，由于这个力所产生的加速度在每一瞬间都垂直于 ，此力的作用只是改变 的方向而不改变它的大小，即粒子以恒定的速率运动。电子在磁场力的影响下作圆周运动的向心加速为 ，半径 。电子离开磁场区域之后，重新沿一条直线运动，最后，电子束打在荧光屏上某一点，这一点相对于没有偏转的电子束的位置移动了一段距离。
电子束的偏转与聚焦
【实验目的】
1．了解带电粒子在电磁场中的运动规律，电子束的电偏转、磁偏转、磁聚焦的原理；
2．学习测量电子荷质比的一种方法。
【实验仪器】
型电子束实验仪
【实验电子枪里射出来的速度是vz，电子在电子枪里的加速电压是V2(阳极电压) （1）
已知偏转电位差和偏转板的尺寸，设距离为 的两个偏转板之间的电位差 ，偏转板的长度为l，偏转板到荧光屏的距离为L，则电子在荧光屏上偏转的位移D为：
电子束的电偏转和电聚焦实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除电子束的电偏转和电聚焦实验报告篇一：电子束的偏转与聚焦(北京科技大学物理实验报告)北京科技大学实验预习报告实验名称：电子束的偏转与聚焦实验目的：研究带电粒子在电场和磁场中偏转和聚焦的规律；了解电子束线管的构造和工作原理。
实验原理：A，电子束流的产生与控制通过阴极K发射电子。
控制栅极g是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极的外面，其电位比阴极低，因此栅极对阴极发射的电子流密度起到控制作用。
b，电偏转原理通过电场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：De=udl(1/2+L)/(2uzd)其中，De为偏转长度，l为电场长度，d为电场宽度，L 为电容器到荧光屏的距离，uz为加速电压。
c,磁偏转原理通过磁场场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：Dm=klI(L+l/2)sqrt(e/2uzm)D,点聚焦原理利用非均匀电场是电子束形成交叉点。
由阴极射出的电子，经栅极与第一阳极之间的不均匀电场的作用会聚与栅极出口前方，形成电子束的叉点。
e，磁聚焦原理电子运动的周期和螺距均与v（垂直）无关。
从同一点出发的各个电子在作螺线运动时，尽管各自的v（垂直）不相同，但经过一个周期的旋转之后，他们又会在距离出发点一个螺距的方向相遇。
实验内容及步骤A，电偏转的观测b,磁偏转的观测c,电聚焦的观测D，磁聚焦的观测篇二：实验14-电子束的偏转与聚焦及电_...实验14电子束偏转、聚焦及电子荷质比的测定带电粒子在电场和磁场作用下的运动是电学组成的基础。
带电粒子通常包括质子、离子、和自由电子等，其中电子具有极大的荷质比和极高的运动速度。
因此，在各种分支学科中得到了极其广泛的应用。
众所周知，快速运动的电子会在阴极射线管的荧光屏上留下运动的痕迹，可以利用观察此光迹的方法来研究电子在电场和磁场中的运动规律。
辅以聚焦、偏转和强度控制等系统，可以使电子束在荧光屏上清晰地成象。
电子束的聚焦和偏转可以通过电场和磁场对电子的作用来实现，前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。
电子束的偏转与聚焦(北京科技大学物理实验报告)
北京科技大学实验预习报告实验名称：电子束的偏转与聚焦实验目的：研究带电粒子在电场和磁场中偏转和聚焦的规律；了解电子束线管的构造和工作原理。
实验原理：A ，电子束流的产生与控制通过阴极K 发射电子。
控制栅极G 是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极的外面，其电位比阴极低，因此栅极对阴极发射的电子流密度起到控制作用。
B ，电偏转原理通过电场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：D e =U d l(1/2+L)/(2U z d)其中，D e 为偏转长度，l 为电场长度，d 为电场宽度，L 为电容器到荧光屏的距离，Uz 为加速电压。
C, 磁偏转原理通过磁场场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：D m =klI(L+l/2)sqrt(e/2U z m)D,点聚焦原理利用非均匀电场是电子束形成交叉点。
由阴极射出的电子，经栅极与第一阳极之间的不均匀电场的作用会聚与栅极出口前方，形成电子束的叉点。
E，磁聚焦原理电子运动的周期和螺距均与v（垂直）无关。
从同一点出发的各个电子在作螺线运动时，尽管各自的v（垂直）不相同，但经过一个周期的旋转之后，他们又会在距离出发点一个螺距的方向相遇。
实验内容及步骤A，电偏转的观测阳极电/V压Uz偏转量DeB, 磁偏转的观测磁片电流I偏转量DeC, 电聚焦的观测阳极电/V压Uz聚焦电压U1D，磁聚焦的观测600V 700V 800V 900V 1000V 阳极电压U/V电流I/ A。
电子束的磁偏转与磁聚焦实验报告
电子束的磁偏转与磁聚焦实验报告一、实验目的1、研究电子束在磁场中的偏转规律，加深对洛伦兹力的理解。
2、掌握电子束磁偏转和磁聚焦的测量方法。
3、测定电子荷质比。
二、实验原理1、电子束的磁偏转当电子以速度 v 垂直进入磁场 B 时，将受到洛伦兹力 F 的作用，其大小为 F ＝ e v B，其中 e 为电子电荷。
洛伦兹力的方向始终垂直于电子的速度方向，使电子在垂直于磁场和速度的平面内做圆周运动。
在磁场中运动的电子会发生偏转，其偏转位移 y 与磁场强度 B、加速电压 V、偏转电压 V_d 等因素有关。
2、电子束的磁聚焦在均匀磁场中，电子束中的电子做螺旋运动。
如果磁场是轴向的，且各电子的速度 v 大小相近、方向略有差异，经过一段距离后，它们会会聚在一点，这就是磁聚焦现象。
磁聚焦的条件是电子旋转一周的时间与在轴向前进的距离正好相等。
三、实验仪器电子束实验仪、直流稳压电源、示波器等。
四、实验步骤1、连接实验仪器，确保线路连接正确。
2、打开电源，预热一段时间，使仪器工作稳定。
3、调节加速电压 V，使其达到一定值，并保持不变。
4、逐渐增加偏转电压 V_d，观察电子束在磁场中的偏转情况，记录偏转位移 y。
5、改变磁场强度B，重复上述步骤，测量不同条件下的偏转位移。
6、进行磁聚焦实验，调节磁场强度和加速电压，观察磁聚焦现象，测量相关数据。
五、实验数据及处理1、磁偏转实验数据加速电压 V ＝＿___ V磁场强度 B（T）偏转电压 V_d（V）偏转位移 y（mm）01 5 1201 10 2502 5 0602 10 13根据实验数据，绘制偏转位移 y 与偏转电压 V_d 的关系曲线，分析其线性关系。
2、磁聚焦实验数据加速电压 V ＝＿___ V磁场强度 B（T）聚焦长度 L（mm）01 15002 75根据磁聚焦实验数据，计算电子的荷质比 e/m。
六、实验误差分析1、仪器精度的限制，如电源电压的稳定性、磁场强度的测量误差等。
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北京科技大学实验预习报告
实验名称：电子束的偏转与聚焦
实验目的：
研究带电粒子在电场和磁场中偏转和聚焦的规律；了解电子束线管的构造和工作原理。
实验原理：
A ，电子束流的产生与控制
通过阴极K 发射电子。
控制栅极G 是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极的外面，其电位比阴极低，因此栅极对阴极发射的电子流密度起到控制作用。
B ，电偏转原理
通过电场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：
D e =U d l(1/2+L)/(2U z d)
其中，D e 为偏转长度，l 为电场长度，d 为电场宽度，L 为电容器到荧光屏的距离，Uz 为加速电压。
C, 磁偏转原理
通过磁场场对电子的偏转作用，我们可以得到以下公式：
D m =klI(L+l/2)sqrt(e/2U z m)
D,点聚焦原理
利用非均匀电场是电子束形成交叉点。
由阴极射出的电子，经栅极与第一阳极之间的不均匀电场的作用会聚与栅极出口前方，形成电子束的叉点。
E，磁聚焦原理
电子运动的周期和螺距均与v（垂直）无关。
从同一点出发的各个电子在作螺线运动时，尽管各自的v（垂直）不相同，但经过一个周期的旋转之后，他们又会在距离出发点一个螺距的方向相遇。
实验内容及步骤
A，电偏转的观测
阳极电
/V
压U
z
偏转量
D
e
B, 磁偏转的观测
磁片电
流I
偏转量
D
e
C, 电聚焦的观测
阳极电
/V
压U
z
聚焦电
压U
1
D，磁聚焦的观测
600V 700V 800V 900V 1000V 阳极电压
U/V
电流I/ A。