电子束的偏转与聚焦现象(1)

电子束的磁偏转及磁聚焦

实验3.6 电子束的磁偏转及磁聚焦【实验目的】1•学习示波管中电子束的磁偏转及磁聚焦原理，观察电子束在磁场中偏转和聚焦现象, 进一步认识电子束在磁场中运动的规律。

2•测定示波管磁偏转系统的灵敏度。

3•利用纵向磁场聚焦测定电子的荷质比（即电子的电荷与其质量的比值）【实验仪器】EB-III型电子束实验仪。

【实验原理】电子从电子枪以速度v z射出（推导见实验"电子束的电偏转和电聚焦”）,进入匀强磁场，将受洛仑兹力的作用。

1 .磁偏转加横向磁场（即B丄电子枪的轴线）使电子束发生侧向偏转。

如图3-17所示，设一磁感应强度为B的均匀磁场，方向垂直纸面，由里指向外。

电子以速度V z垂直磁场射入，受洛仑兹力的作用总是在垂直电子运动的方向上，不做功，因而电子的动能不变，在磁场区域作轨道半径为R的匀速圆周运动。

由牛顿第二运动定律，可得:(3-29) 于是，则得:mV.R -eB设偏转角0不很大，近似得:由以上两式，得磁偏转位移为^ebL1B (3-30) (3-31)v-是经过电场加速得到的，因此由eV2认2可得mv zv-是经过电场加速得到的，因此由eV2认2可得2eV 2 .m将式（3-32）代入式（3-31 ）中，消去V z ,可得:上式表明，光点的磁偏转位移反比。

对于有限长螺线管内部磁感应强度B 的大小由下式给出，即B=Kn °l（ 3-34）式中，K 是一个与线圈的样式等因素有关的常数， n o 为线圈的单位长度上的线匝数， I为励磁电流。

将式（3-34）代入式（3-33）中，可得：e—b^Kn ） 2mV 2像定义电偏转灵敏度一样，定义线圈内以单位励磁电流时所引起电子束在光屏上的偏位移量为磁偏转灵敏度，即Sm 叮巳 2：V 2bLlKn02 •磁聚焦及电子荷质比的测定纵向磁场（即 B //电子枪的轴线）对从电子枪射出电子的洛仑兹力为零（因为此时电子速度为u ，没有垂直B 的速度分量）。

电子束

1）电偏转实验步骤 1.现将阳极电压调到 750V（注：本台机子一开始调不到 700V，只能用 750V，到后面旋钮才可以调至 700V），调节 Y 轴调节旋钮使得光点分别到±5，±10，±20 的位置，用数字多用电表记录对应的电压值，并记录下来； 2.之后再将阳极电压调至 900V，重复上述实验，记录数据。
U2，横向偏转电压为 Ud，则荧光屏上光点的横向偏转量 D 如式： D （L l) U d l 2 U 2 2d
综上所诉，当 U2 不变时，偏转量 D 随 Ud 的增加而线性增加。所以，根据屏上光点位移与偏转电压的线性关系，可以将示波管做成测量电压的工具。若改变加速电压 U2，适当调节 U1 到最佳聚焦，可以测定 D-Ud 直线随 U2 改变而使斜率改变的情况。
做的功 eU 应等于电子获得的动能： eU 1 mv 2 2，
2e
电子沿 Z 轴运动的速度 vz 与第二阳极 A2 的电压 U2 的平方根成正比，即 vz
因此
m U2
若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏转，如图 2 所示。若偏转板板长为 l、偏转板末端到屏的距离为 L、偏转电极间距离为 d、轴向加速电压（即第二阳极 A2 电压）为
2）磁偏转实验步骤 1.将光点调至 Y 轴中心，将多用电表调到 mA 挡，并把阳极电压调至 700V，调节 Y 轴调节，分别测 D=5，10,15,20 的电流值，再改变磁偏电流方向，测 D=-5，-10，-15，-20 的电流值； 2.将阳极电压调至 900V，重复上述步骤，记录数据。 3）电子比荷实验步骤 1.用导线连接电子束实验仪和直流稳压电源的 CH1 接线口上，将电子束-比荷选择开关打到比荷位置，将稳压电源的电流调零，并将阳极电压调到 700V，再调节电流旋钮使得荧光屏中的亮线缩成一个亮点，记录此时的电流值，之后将电流调零，再将电流方向调成反向，重复上述步骤，记录数据。 2.再重复上述步骤测量 800V，900V，1000V 的电流数据。

电子束的偏转和聚焦现象实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验（下）_____________ 实验名称：电子束的偏转和聚焦现象学院：信息工程学院专业班级：学生姓名：学号：实验地点：基础实验大楼B213 座位号：实验时间：第11周星期三下午三点四十五分_______一、实验目的：1、了解示波管的基本结构和工作原理；2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用下的偏转情况；3、学会规范使用数字万用表；4、学会磁聚焦原理测量电子的荷质比的方法。

二、实验原理：1、示波管的基本结构阳极电压U2：改变电子束的加速电压的大小。

聚焦电压U1：用以调节聚焦极A1上的电压以调节电极附近区域的电场分布，从而调节电子束的聚焦和散焦。

栅极电压UG（辉度）：用以调节加在示波管控制栅极上的电压大小，以控制阴极发射的电子数量，从而控制荧光屏上光点的辉度。

UdX偏转电压调节：-80V～80V。

调零X：用来调节光点水平距离。

UdY偏转电压调节：-80～80V。

调零Y：用来调节光点上下距离。

2、电聚焦电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。

在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。

栅极 G 的电压一般要比阴极 K 的电压低 20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。

所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。

当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为 0。

加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。

前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。

由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。

这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。

电子束的偏转与聚焦现象

南昌大学物理实验报告学生姓名: 刘阳学号: 6110116158 专业班级: 电子165实验时间:第九周星期: 一座位号: 40电子束的偏转与聚焦现象一、实验目的1、了解示波管的构造和工作原理，分析电子束在匀强电场和匀强磁场作用下的偏转情况；2、学会使用数字万能表和聚焦法测量电子荷质比的方法。

二、实验原理1、示波管的结构示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A 1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。

灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。

K G A Y1SY2G U1KU2图12、电聚焦原理电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。

在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。

栅极G的电压一般要比阴图2极K 的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。

所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。

当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。

加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。

前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。

由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。

这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。

改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。

3、电偏转原理在示波管中，电子从被加热的阴极K 逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。

电子束的偏转与聚焦实验报告

图2物理实验报告一、实验名称：电子束的偏转与聚焦现象班级：黄昆班13 实验日期：2015年5月12日姓名：杨巧林学号： 41340072二、实验目的1、研究带电粒子在电场和磁场中偏转和聚焦的规律；2、了解电子束线管的结构和工作原理。

三、实验原理1】电子束的产生和控制如图，电子示波管的结构示意图：2、电偏转原理在示波管中，电子从被加热的阴极K 逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。

电子经过电势差为U 的空间后，电场力做的功eU 应等于电子获得的动能 2m 21v eU =→ 22v U mez =若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏转，如图2所示。

若偏转板板长为l 、偏转板末端到屏的距离为L 、偏转电极间距离为d 、轴向加速电压（即第二阳极A 2电压）为U 2，横向偏转电压为U d ，则荧光屏上光点的横向偏转量D 由下式给出：dlU U L D d 2)2l （2+= 在单位偏转电压的作用下，电子束在荧光屏上偏离轴向的距离DE/Ud 称为电偏转灵敏度。

图3B3、磁偏转原理电子通过A 2后，若在垂直Z 轴的X 方向外加一个均匀磁场，那么以速度v 飞越子电子在Y 方向上也会发生偏转，如图所示。

由于电子受洛伦兹力F=eBv 作用，F 的大小不变，方向与速度方向垂直，因此电子在F 的作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，即有eBv=mv 2/R ，所以R=mv/eB电子离开磁场后将沿圆切线方向飞出，直射到达荧光屏。

在偏转角φ较小的情况下，偏转量：z2)2l (klI mU eL D += 在单位偏转线圈激励电流的作用下，电子束在荧光屏上偏离轴向的距离Dm/I 称为磁偏转灵敏度。

4、电聚焦原理电子聚焦的基本思路在于利用非均匀的电场使电子束加速电场使电子束形成交叉点。

电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。

前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。

电子束的偏转与聚焦现

南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验. 实验名称：电子束的偏转与聚焦 .学院：信息工程学院专业班级：____________学生姓名：.____ _____学号：.__ _______实验地点：基础实验大楼座位号：. 实验时间：第七，八周周五下午15：:4 .一、实验目的：1、了解示波管的基本结构和工作原理；2、研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律；3、学会规范使用数字万用表；4、通过磁聚焦原理测量电子的荷质比二、实验原理：1、示波管的基本结构阳极电压U2：改变电子束的加速电压的大小。

聚焦电压U1：用以调节聚焦极A1上的电压以调节电极附近区域的电场分布，从而调节电子束的聚焦和散焦。

栅极电压U G（辉度）：用以调节加在示波管控制栅极上的电压大小，以控制阴极发射的电子数量，从而控制荧光屏上光点的辉度。

U dX偏转电压调节：-80V～80V。

调零X：用来调节光点水平距离。

U dY偏转电压调节：-80～80V。

调零Y：用来调节光点上下距离。

2、电偏转电子在均匀电场内以从平行于板的方向进入电场，在电场力的作用下，在方向（垂直方向）产生偏离位移。

电子离开电场后不受电场力作用，将作匀速直线运动，等效直接从A 点（板中点位置）直接射出（如图b 所示），故θtg L l D ⎪⎭⎫ ⎝⎛+='200''22v v Lmd eU L l v v L l xy ⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=20'2mdv eUl L l ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=令L L l=+'2有 2mdv eUlL D =如果加速电压为U 2则2212eU mv =故22ULlU d D =示波管的Y 方向电偏转灵敏度：2222dU lL U d U lLU U D S y y ===在X 方向同理得x 22x x D lL S U d U ==3、磁偏转就是磁聚焦。

电子作螺旋运动的螺距：2ZZmvh v TBeπ==5、电子荷质比的测量从前面的讨论可知，电子的轴向速度由加速电压决定(电子离开阴极时的初速度相对来说很小，可以忽略)，故有2212Zmv eU=即有22ZeUvm=可见电子在匀强磁场中运动时，具有相同的轴向速度，但由于电子发射方向各异，导致径向速度不同。

06实验六：电子束的偏转与聚焦

电子束的偏转与聚焦一．实验目的：1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。

2．研究带电粒子在电场和磁场中聚焦的规律。

3．了解电子束线管的结构和原理。

4．掌握测量电子荷质比的一种方法。

二．实验仪器：电子束综合实验仪三．实验内容及步骤：将示波器插头及电源线插头，插在仪器后面的插座内，将上面板上的接线柱2—2/、3—3/、5—5/、9—9/用导线连好。

1．电聚焦：（1）。

将仪器前面板右方的旋纽，置于如下位置，“磁聚电聚”放在“关”，“电磁偏调节”旋到最小。

（2）。

打开电源开关，在示波管荧光屏上可看到光点，调上面板的‘辉度’，‘聚焦’，‘辅聚’旋纽，使光点达到最佳状态。

如果用电压表（电阻要高）测量V1,V2(第一、第二阳极电位)可证明V1/V2=常数。

这是电子束正向聚焦特性。

如作反向聚焦，可将上面板上的导线接点5/与9相连。

9/与6相连，即V2接高电位，V1接低电位。

当光点调到最佳时，也可验证V2/V1=常数。

2．电偏转：（1）。

前面板旋纽位置与上面板接线同正向聚焦。

（2）。

从前面板上的“电磁偏转”两接线柱引出交流信号到Y偏转板（7、8）或×偏转板（10、11），逐渐增大‘电磁偏调节’信号电压，在荧光屏上可得到Y轴方向或×轴方向的一根亮线，研究和验证示波管中电场偏转规律，并测量偏转灵敏度。

3．磁偏转将示液管放在带亥姆霍兹线圈的支架上，将线圈串联，并将线圈接在仪器右方的“电磁偏转”电源上。

（这时不要在偏转板7、8、10、11接线柱上引出任何连线）调节“电磁偏调节”电位器，在荧光屏上同样可看到一条Y方向上一根亮线。

本实验利用亥姆霍兹线圈通电后产生的均匀磁场区，实现电子束的磁偏转，控制励磁电流的变化，研究和验证电子束在磁场作用下的偏转规律，并测量偏转灵敏度。

4．磁聚焦将前面板上‘磁聚电聚’‘开关’放在‘开’（即5、9等电位），将示波管放在螺线管中，螺线管接在一个0-30V 连续可调5A 的直流稳压电源上（用户自备）接通电源后，在荧光屏上看到一个较大的光斑，这是再调节‘聚焦’与‘辅焦’已不起作用了，逐渐加大螺线管励磁电流，在30V 以内可实现三次聚焦，根据励磁电流的平均值，第一阳极电位及螺线管匝密、内经、外经螺线管的长度等按公式2228BL V m e απ=（V α为加速极电压即可算出荷质比，本仪器荷质比的数值，误差在5℅以下。

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Prepared on 22 November 2020南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：电子束的偏转与聚焦学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1、了解示波管的构造和工作原理。

2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用下的偏转情况。

3、学会规范使用数字多用表。

4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。

二、实验仪器：EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源30V，2A、数字多用表。

三、实验原理：1、示波管的结构示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。

灯丝H用交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。

2、电聚焦原理电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。

在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。

栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。

所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。

当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。

加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。

前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。

由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。

这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。

改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。