电子荷质比测定

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电子荷质比的测定

电子荷质比的测定
荷质比的倒数称为质荷比,在质谱分析中,当加速电压与电场强度恒定时,粒子运行轨迹半径与质 荷比成正比。指电子的电荷e与质量m的比值e/m。1897年汤姆孙实验测得的电子荷质比叫静荷质 比,因为实验装置中电子的速度远小于真空光速c。电子静荷质比的精确值是 e/me=1.75881962×1011C/kg。
1901年考夫曼(S.G.Kaufmann)对β射线荷质比的测定发现构成β射线的电子的荷质比与速度大 小有关,`e//m=`$(e//m_e)sqrt{1-(v^2//c^2)}$,v是β电子的速度,m是β电子速度为v时 的质量,me是β电子的静止质量。β射线的电子的速度可达光速的90%左右,所以β电子的荷质比 e/m可小到其静止值e/me的1/2左右。
电子荷质比的测 定
测定的方法


带电体的电荷量和质量的比值,叫做比荷,又称荷质比。 电子电量e和电子静质量m的比值(e/m)是电子的基
本常数之一,又称电子比荷。1897年J.J.汤姆孙通过电磁 偏转的方法测量了阴极射线粒子的荷质比,它比电解中的 单价氢离子的荷质比约大2000倍,从而发现了比氢原子 更小的组成原子的物质单元,定名为电子。精确测量电子 荷质比的值为-1.75881962×10^11库仑/千克,根 据测定电子的电荷,可确定电子的质量。
由于电子通过电容器的时间极短,在此极短时间内可以认 为加在电容器C1、C2两端交流电压值不变,因而,要使 电子通过C1与C2时,其电场方向恰好相反,那么电子通 过两电容器间的距离所需要的时间 n=1,2, 3……,电子经过KA间电场加速时获得的速度v满足,解 得。


荷质比又称比荷、比电荷,是一个带电粒子所带电荷与其质量之比,其单位为C/kg。计算时,粒 子无论带何种电荷,应一律代入正值计算。

测量电子荷质比的方法

测量电子荷质比的方法

测量电子荷质比的方法测量电子荷质比是物理学中的一个重要实验,旨在确定电子的电荷与质量之间的比值。

以下是几种常见的测量电子荷质比的方法:1. 李萨如图案法李萨如图案法是通过电子在磁场中运动的方法来测量电子荷质比。

在两个正交的电场中,电子会在磁场中形成特定的轨迹,形成李萨如图案。

通过测量磁场、电场强度以及电子运动位置等参数,可以计算出电子荷质比。

2. 磁聚焦法磁聚焦法是通过在电子运动的过程中对其加入一个磁场,在一定条件下使电子在磁场中聚焦,从而计算出荷质比。

具体操作是在前方放置一个准直孔,通过调整磁场的强度和位置,使得从准直孔中逸出的电子形成一个尽可能锐利的电子束。

然后通过测量电子束的直径、磁场的强度和位置等参数,可以计算出电子荷质比。

3. 沉积法沉积法是通过测量电子在磁场中沉积所需的时间来计算电子荷质比。

该方法需要将电子注入一个磁场中,并在磁场中加入一个电场,使得电子在磁场中运动形成动量分散。

通过测量电子从注入点到沉积点所需的时间,可以计算出电子荷质比。

4. 沉积夹角法沉积夹角法是通过测量电子在磁场中沉积的夹角来计算电子荷质比。

该方法需要将电子注入一个磁场中,并在磁场中加入一个电场,使得电子在磁场中运动形成动量分散。

通过测量沉积点的位置和电子注入点的位置,可以计算出沉积夹角。

根据电子的动量守恒定律和力的大小来计算电子荷质比。

此外,还有其他一些方法用于测量电子荷质比,如密云法、汤姆逊法等。

总的来说,测量电子荷质比是物理领域中的重要实验,通过运用不同的原理和技术手段,可以得出电子荷质比的准确值。

这对于理解原子结构和电子行为有着重要的意义,也为现代电子学和计算机技术的发展做出了重要贡献。

电子荷质比的测定实验报告

电子荷质比的测定实验报告

电子荷质比的测定实验报告电子荷质比的测定实验报告引言电子荷质比是指电子的电荷与质量之比。

这个比值的测定对于理解电子的性质和物理学的发展具有重要意义。

本实验旨在通过研究电子在磁场中的运动轨迹,测定电子荷质比。

实验装置和原理本实验使用了一台带有磁场的电子束管,电子束管内部有一个加速电压和一个磁场。

当电子从阴极射出后,受到加速电压的作用加速运动,并受到磁场的作用而偏转。

根据洛伦兹力的原理,电子受到的磁场力与电子的速度和磁场的关系为F=qvB,其中F为力,q为电荷,v为速度,B为磁场强度。

根据这个原理,我们可以通过测量电子在不同磁场强度下的偏转角度和加速电压,计算出电子的荷质比。

实验步骤1. 打开电子束管电源,调节加速电压至合适数值,使电子束能够射到磁场中。

2. 调节磁场强度,使电子束在磁场中偏转一个合适的角度。

3. 在电子束管上设置一个透明的标尺,并将其与电子束的偏转角度对齐。

4. 分别测量不同磁场强度下电子束的偏转角度,并记录下来。

5. 根据测得的数据,计算出电子的荷质比。

实验结果与讨论通过实验,我们测得了不同磁场强度下电子束的偏转角度,并计算出了电子的荷质比。

在实验中,我们注意到偏转角度与磁场强度成正比,这与洛伦兹力的原理相符。

同时,通过计算得到的电子荷质比与已知数值相近,说明实验结果的准确性较高。

实验误差的分析在实验中,可能存在一些误差,影响了结果的准确性。

首先,电子束管内部的磁场可能存在不均匀性,导致测量的偏转角度有一定的误差。

其次,仪器的读数精度也会对结果产生一定的影响。

此外,实验中还可能存在操作上的误差,如读数不准确等。

实验改进方案为了减小误差,可以采取以下改进措施。

首先,可以使用更精确的仪器来测量偏转角度和磁场强度,以提高测量的准确性。

其次,可以进行多次测量,并取平均值,以减小随机误差的影响。

此外,还可以对实验装置进行进一步改进,以提高磁场的均匀性。

结论通过本实验,我们成功测定了电子的荷质比,并验证了洛伦兹力的原理。

电子荷质比的测定

电子荷质比的测定

电子荷质比的测定一、实验目的1.观察电子束在电场作用下的偏转。

2.加深理解电子在磁场中的运动规律,拓展其应用。

3.学习用磁偏转法测量电子的荷质比。

二、实验仪器第一部分主体结构有:1.亥姆霍兹线圈;2.电子束发射威尔尼氏管;3.记量电子束半径的滑动标尺;4.反射镜(用于电子束光圈半径测量的辅助工具)第二部分是整个仪器的工作电源,加速电压0~200V,聚焦电压0~15V都有各自得控制调节旋钮。

电源还备有可以提供最大3A电流的恒流电源,通入亥姆霍兹线圈产生磁场。

因为本实验要求在光线较暗的环境中,所以电源还提供一组照明电压,方便读取滑动标尺上的刻度。

祥见仪器说明书。

三、实验原理众所周知当一个电子以速度v垂直进入均匀磁场时,电子要受到洛仑兹力的作用,它的大小可由公式:(3-4-20-1)所决定,由于力的方向是垂直于速度的方向,则电子的运动轨迹就是一个圆,力的方向指向圆心,完全符合圆周运动的规律,所以作用力与速度又有:(3-4-20-2)其中r是电子运动圆周的半径,由于洛仑兹力就是使电子做圆周运动的向心力,因此可将(3-4-20-1)、(3-4-20-2)式联立:(3-4-20-3)由(3-4-20-3)式可得:(3-4-20-4)实验装置是用一电子枪,在加速电压u的驱使下,射出电子流,因此eu全部转变成电子的输出动能:(3-4-20-5)将(3-4-20-4)与(3-4-20-5)式联立可得:(3-4-20-6)实验中可采取固定加速电压u,通过改变不同的偏转电流,产生出不同的磁场,进而测量出电子束的圆轨迹半径r,就能测定电子的荷质比——e/m。

按本实验的要求,必须仔细地调整管子的电子枪,使电子流与磁场严格保持垂直,产生完全封闭的圆形电子轨迹。

按照亥姆霍兹线圈产生磁场的原理:(3-4-20-7)其中K为磁电变换系数,可表达为:(3-4 -20-8)式中是真空导磁率,它的值,R为亥姆霍兹线圈的平均半径,N为单个线圈的匝数,由厂家提供的参数可知R=158mm,N=130匝,因此公式(3-4-20-6)可以改写成:(3-4-20-9)四、实验步骤1.接好线路;2.开启电源,使加速电压定于120V,耐心等待,直到电子枪射出翠绿色的电子束后,将加速电压定于100V。

电子荷质比的测定

电子荷质比的测定

双电容法测电子荷质比的实验步骤
在真空管中由阴极K发出的电子,其初速度为零此电子被 真空管中由阴极K 阴极K 阳极A间电场加速后穿过屏障D1上的小孔,然后 阴极K和阳极A间电场加速后穿过屏障D1上的小孔,然后 按顺序穿过电容器C1、屏障D2上小孔和第二个电容器C2 按顺序穿过电容器C1、屏障D2上小孔和第二个电容器C2 而射到荧光屏F上,阳极和阴极间的电压为U 而射到荧光屏F上,阳极和阴极间的电压为U。分别在电 容器上加有频率f的完全相同的交流电压,C1之间的距离 容器上加有频率f的完全相同的交流电压,C1之间的距离 为L,选择频率使电子束在荧光屏上亮点不发生偏转 ,选择频率使电子束在荧光屏上亮点不发生偏转 由于电子通过电容器的时间极短,在此极短时间内可以认 为加在电容器C1、C2两端交流电压值不变,因而,要使 为加在电容器C1、C2两端交流电压值不变,因而,要使 电子通过C1与C2时,其电场方向恰好相反,那么电子通 电子通过C1与C2时,其电场方向恰好相反,那么电子通 过两电容器间的距离所需要的时间 n=1,2, n=1, 3……,电子经过KA间电场加速时获得的速度v满足,解 ……,电子经过KA间电场加速时获得的速度v 得。
电子荷质比的测 定
测 定 的 方 法


带电体的电荷量和质量的比值,叫做比荷,又称荷质比。 电子电量e和电子静质量m的比值(e 电子电量e和电子静质量m的比值(e/m)是电子的基 本常数之一,又称电子比荷。1897年J.J.汤姆孙通过电磁 本常数之一,又称电子比荷。1897年J.J.汤姆孙通过电磁 偏转的方法测量了阴极射线粒子的荷质比,它比电解中的 单价氢离子的荷质比约大2000倍,从而发现了比氢原子 单价氢离子的荷质比约大2000倍,从而发现了比氢原子 更小的组成原子的物质单元,定名为电子。精确测量电子 更小的组成原子的物质单元,定名为电子。精确测量电子 荷质比的值为-1.75881962×10^11库仑/千克,根 荷质比的值为-1.75881962×10^11库仑/千克,根 据测定电子的电荷,可确定电子的质量。 20世纪初W.考夫曼用电磁偏转法测量β射线(快速运动 20世纪初W.考夫曼用电磁偏转法测量β 的电子束)的荷质比,发现e 的电子束)的荷质比,发现e/m随速度增大而减小。这 是电荷不变质量随速度增加而增大的表现,与狭义相对论 质速关系一致,是狭义相对论实验基础之一。

测定电子荷质比

测定电子荷质比

设计性实验十 测定电子荷质比实验目的1.了解热电子发射(thermal emission)的概念。

2.理解磁控法测量电子荷质比(charge to mass ration)的原理。

3.加强学生作图法处理实验数据的训练。

4.训练学生用计算机软件采集和处理实验数据。

实验过程中重点学习内容1.热电子发射的概念。

2.磁控法测量电子荷质比的原理。

3.磁控法测量电子荷质比计算机软件原理。

实验原理若真空二极管的阴极(用被测金属钨丝做成)通以电流加热,并在阳极外加以正电压时,在连接这两个电极的外电路中将有电流通过。

如图1所示:这种电子从热金属丝发射的现象,称热电子发射。

图1 热电子发射 图2与成线性关系a U 2cI 如果将理想二极管置于磁场中,二极管中径向运动的电子将受到洛仑兹力的作用而作曲线运动。

当磁场强度达到一定值时,作曲线运动的径向电子流将不再能达到阳极而“断流”。

我们将利用这一现象来测定电子的荷质比。

此种方法称为磁控法。

在单电子中,从阴极发射出质量为m 的电子的动能应由阳极加速电场能eUa 和灯丝加热后电子“热激发”所具有能量E 两部分构成,根据能量守恒定律有:E eU m a +=221υ ---- (1) 电子在磁场的作用下做半径为R 的圆周运动,应满足 B e Rmυυ=2------ (2)而螺线管线圈的磁感强度B 与励磁电流(field current)I s 成正比 ------ (3)s I K B '=由(1), (2), (3)式可得:2'222K R m e I e E U sa ××=+ ------ (4)设:K 2'22K R m e ××= ----- (5) (K 为一—常量)并设阳极内半径为r ,阴极(灯丝)半径忽略不计,则处于临界状态下有:R=2r;,阳极电压与关系可写为:c s I I =a U c I eE KI U c a −=2----- (6)显然与成线性关系。

电子的荷质比测定实验

电子的荷质比测定实验

电子的荷质比测定实验一、引言电子荷质比测定是物理学实验中的一项重要实验,用于测量电子的电荷与质量之比。

本实验基于汤姆孙的光阴极射线实验装置,利用电场和磁场对电子进行精确的操控和测量,从而得到电子的荷质比。

该实验是量子力学的奠基实验之一,对于研究微观粒子的性质和结构起到了重要作用。

二、实验原理在实验中,我们通过以下原理来测定电子的荷质比:1. 汤姆孙实验:利用汤姆孙的光阴极射线实验装置,通过向金属光阴极照射光线来释放出光电子,然后通过电场对光电子进行加速。

2. 高速电子受力:当加速的光电子进入磁场区域时,会受到洛伦兹力的作用,其受力方向垂直于速度方向和磁场方向。

3. 荷质比计算:通过调整电场和磁场的强度,测量光电子在磁场中偏转的半径和电场下沉降的距离,可以计算出它们的电荷和质量之比。

三、实验步骤1. 准备实验装置:搭建汤姆孙实验装置,包括光源、光阴极、电场装置、磁场装置和测量仪器等。

2. 光电效应测定:通过调节光源的强度和频率,测量不同条件下光电流的变化,并记录下光电流达到饱和时的光强和光电流值。

3. 电场测定:使用电场装置对光电子进行加速,并测量在不同电场强度下,光电子通过一定距离所用的时间。

4. 磁场测定:使用磁场装置对加速后的光电子进行偏转,并测量光电子在磁场中偏转的半径。

5. 数据处理:根据实验数据计算得到电子的荷质比,并进行误差分析。

四、实验注意事项1. 实验操作需小心谨慎,避免引起意外事故。

2. 实验中涉及到高压电源和磁场装置,需要注意安全操作。

3. 在实验过程中,需要精确测量各项数据,尽量减小误差。

4. 实验装置的搭建和调试需要一定的时间和经验,要保持耐心和细致。

5. 实验完成后,注意整理和清理实验装置,确保实验室环境的整洁和安全。

五、实验结果与讨论根据实验所得的数据和计算结果,我们可以得到电子的荷质比的近似值。

通常情况下,测定结果与理论值相比会存在一定的差异,这可能是由于实验误差、仪器误差或实验条件的影响所导致的。

电子荷质比的测量

电子荷质比的测量
将电子荷质比测量技术应用于工 业生产过程中,提高生产效率和 产品质量。
环境监测与保护
利用电子荷质比测量技术对环境 中的物质进行监测和鉴别,为环 境保护提供技术支持。
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在光学领域,电子荷质比影响了光电效应中光电子的发射和能量分布,以及光波 在物质中的传播和吸收。在材料科学中,电子荷质比也影响材料的电磁性能和光 学性质。
电子荷质比的测量方法简介
测量电子荷质比的方法有多种,包括 电场偏转法、磁场偏转法、能量分析 法等。这些方法的基本原理是通过测 量电子在电磁场中的运动轨迹或能量 分布,从而推算出电子荷质比的数值。
04
在天体物理中,通过观测宇宙射线中的电子,可以推算出其源星体的 性质和演化状态,有助于深入了解宇宙的起源和演化过程。
03 电子荷质比的测量实验
实验设备与材料
电子显微镜
用于观察和追踪电子的运动轨 迹。
粒子加速器
用于加速电子,使其获得足够 的能量。
真空室
提供高真空环境,减少空气阻 力对电子运动的影响。
实验操作过程中的人为误差,如样品放置位置、 测量角度等,也可能导致测量结果的不准确。
误差传递与影响
误差传递
测量过程中的误差会随着测量步骤的进行而累积,最终影响测量结果的准确性。
误差影响
误差的存在可能掩盖实验数据的真实变化趋势,导致对实验结果的分析出现偏 差。
误差的减小与控制方法
仪器校准
定期对测量仪器进行校准和维护,确保仪器 处于良好的工作状态。
电子荷质比的意义在于它决定了电子在电磁场中的运动轨迹 和能量损失。不同的物质具有不同的电子荷质比,这影响了 它们在电磁波和粒子束作用下的响应和性质。
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实验8 电子荷质比的测定
电子比荷(荷质比,e/m )首先由英国物理学家J.J.汤姆逊(J.J.Thomson. 1856-1940)于1897
年在英国剑桥卡文迪许实验室测出的。

并因此于1906年获诺贝尔物理学奖。

在物理学中,测定电子比荷的实验方法有多种,但都是采用电场、或磁场、或电场和磁场来控制电子的运动,从而测定电子的荷质比。

本实验是采用由亥姆霍兹线圈产生的磁场,控制洛仑兹力管中电子的运动,测定电子荷质比的。

一、实验目的
1、观察电子束在电场作用下的偏转。

2、观察运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用后的运动规律。

3、 测定电子的比荷。

4、 加深对相对论的理解。

二、预习问题
1、 电子在磁场中运动时所受洛仑兹力的方向及运动轨迹。

2、 相对论理论,物体的质量与运动速度的关系。

3、 亥姆霍兹线圈的结构。

4、 开始通电前,仪器面板上各控制开关和旋钮应放在什么位置上?
5、 在转换线圈电流前,应先将线圈电流值调到多少?为什么?
6、 实验结束后,将阳极电压和线圈电流调到多少?偏转电压开关和线圈电流开关都拨到什么位置
上?
三、实验仪器
DH4520型电子荷质比测定仪包括:洛仑兹力管、亥姆霍兹线圈、供电电源和读数标尺等部分。

如图1所示。

1、洛仑兹力管:洛仑兹力管又称威尔尼管如图2所示,是本实验仪的核心器件。

它是一个直径
为153mm 的大灯泡,泡内抽真空后,充入一定压强的混合惰性气体。

泡内装有一个特殊结构的电子枪,由热阴极、调制板、锥形加速阳极和一对偏转极板组成,如图3所示。

经阳极加速后的电子,经过锥形阳极前端的小孔射出,形成电子束。

具有一定能量的电子束与惰性气体分子碰撞后,使惰性气
图1 DH4520型电子荷质比测定仪
体发光,从而使电子束的运动轨迹成为可见。

2
、亥姆霍兹线圈:亥姆霍兹线圈是由一对绕向一致,彼此平行且共轴的圆形线圈组成。

如图4所
示。

当两线圈正向串联并通以电流I ,且距离a 等于线圈的半径r 时,可以在线圈的轴线上获得不太强的均匀磁场。

如两线圈间的距离a 不等于r 时,则轴线上的磁场就不均匀。

根据两个单个线圈轴线上P 点磁感应强度B 的叠加,求出当a=r 时,亥姆霍兹线圈轴线上总的磁感应强度
式中μ0为真空磁导率,μ0=4π×10-7
H ·m -1。

N 为每个线圈的匝数,N=140匝。

r 为亥姆霍兹线圈的等效半径,r=0.140m 。

根据以上数据,计算得
3、指针:用于对准电子束环的边沿
4、刻度尺:用于测量电子束环的直径
5、角度指针:指示洛仑兹力管旋转角度
6、角度尺:测量洛仑兹力管旋转角度
7、励磁线圈电流方向指示:逆时针
8、励磁线圈电流方向指示:顺时针
9、暗箱
10、偏转电压大小调节:偏转电压的大小,由偏转电压开关下面的电位器调节。

电压值从50~250V ,连续可调,无显示。

11、偏转电压方向切换:偏转电压开关分“上正”、“断开”、“下正”三档。

置“上正”时上偏转板接正电压,下偏转板接地。

置“下正”时则相反。

置“断开”时,上下偏转板均无电压接入。

观察与测量电子束在洛仑兹力作用下的运动轨迹时,应置“断开”位置。

12、加速电压调节:阳极电压接洛仑兹力管内的加速电极,用于加速电子的运动速度。

电压值由数字电压表显示,值的大小由电压表下的电位器调节。

实验时的电压范围约100~200V 。

13、励磁线圈电流方向切换:线圈电流(励磁电流)方向开关分“顺时”、“断开”、“逆时”三档。

置“顺时”时线圈中的电流方向为顺时针方向,线圈上的顺时指示灯亮,产生的磁场方向指向机内。

置“逆时”时则相反。

置“断开”时,线圈上的电流方向指示灯全熄灭,线圈中没有电流。

图2 洛仑兹力管 图3 电子枪 图4亥姆霍兹线

14、励磁电流大小调节。

请注意:在转换线圈电流的方向前,应先将线圈电流值调到最小,以免转换电流方向时产生强电弧烧坏开关的接触点。

在观察电子束在电场力的作用下发生偏转时,应将此开关置“断开”位置。

15、仪器电源开关
16、仪器面板
四、实验原理
对于在均匀磁场B中的以速度v运动的电子,将受到洛仑兹力的作用。

当v和B同向时,电子的运动不受磁场的影响。

当v和B垂直时,力F垂直于速度v和磁感应强度B,电子在垂直于B的平面内作匀速圆周运动,如图5所示。

维持电子作圆周运动的力就是洛仑兹力,即
式中R为电子运动轨道的半径。

得电子比荷
图5 电子在磁场中的运动轨迹
由此可见,实验中只要测定了电子运动的速度v,轨道的半径R和磁感应强度B,即可测定电子的比荷。

电子运动的速度v应该由加速电极,即阳极的电压U决定(电子离开阴极时的初速度相对来说很小,可以忽略)。


将(6)式代入(5)式,得
将(1)式代入上式,得电子比荷
如果用电子束轨迹的直径D表示,则
式中U、D、I都是可以通过实验测量的量。

由此即可求出电子比荷。

如果电子运动的速度v和磁感应强度B不完全垂直时,电子束将作螺旋线运动。

五、实验内容
在开始通电前,先检查仪器面板上各控制开关和旋钮应放在下述位置上:偏转电压开关置于“断开”,电位器逆时针转到电压最小(50V,无显示)。

调节阳极电压的电位器也逆时针调到零。

线圈电流方向开关置“断开”,调节线圈电流的电位器也逆时针调到零。

以上调节的目的,是为了保护仪器,不受大电流高电压的冲击。

延长洛仑兹力管的使用寿命。

打开电源,预热5分钟。

逐渐增加阳极电压至100~200V左右,即可看到一束淡蓝绿色的光束从电子枪中射出,这就是电子束。

1、观察电子束在电场作用下的偏转
转动洛仑兹力管,使角度指示为90º,即电子束指向左边并与线圈轴线垂直。

在转动洛仑兹力管时,务必用手抓住胶木管座,切勿手抓玻璃泡转动,以免管座松动,惰性气体外泄。

将偏转电压开关拨到“上正”位置,这时上偏转板为正,下偏转板接地,观察电子束的偏转方向。

加大偏转板上的偏转电压,观察偏转角度的变化情况。

在偏转电压不变的情况下,加大阳极电压,观察偏转角度的变化情况。

再将偏转电压调至最小,偏转开关拨到“下正”位置,作与上相同的观察。

记录观察到的现象,并作出理论解释。

2、观察电子束在磁场中的运动轨迹
将偏转电压开关拨到“断开”位置。

线圈电流方向开关拨到“顺时”位置,线圈上的电流顺时方向指示灯亮,加大线圈电流和阳极电压,观察电子束在磁场中运动轨迹的变化情况。

转动洛仑兹力管,作进一步的观察。

记录观察到的现象,并作出理论解释。

3、测量电子的荷质比
根据以上所述,将电子束轨迹调整成一个闭合的圆。

利用读数装置,在不同的阳极电压U和不同的线圈电流I情况下,仔细测量电子束轨迹的直径。

根据公式(4)计算电子比荷。

具体内容:
1)固定阳极电压,改变线圈电流,测量4次。

2)固定线圈电流,改变阳极电压,测量4次。

测量直径具体操作:
1)调节标尺的高度,使其处在轨迹圆形的直径处。

2)调节标尺上的小红灯的位置,使小红灯,轨迹左端,镜中轨迹像的左端三点在一条直线上,读
取标尺上的数值D1。

3)将标尺上的小红灯移到轨迹的右端,使小红灯、轨迹右端、镜中轨迹像的右端三点在一条直线上,读取标尺上的数值D2。

4)求出轨迹直径D=D2-D1。

欲使实验结果比较准确,关键是测准电子束轨迹的直径D。

圆的直径取在4cm到9cm之间时较为合适。

实验结束后,将阳极电压和线圈电流调到最小,偏转电压开关和线圈电流开关都拨到“断开”位置,然后关掉电源。

数据表格
6)相对误差计算,标准电子荷质比为 1.759×1011c/kg。

求出电子荷质比的平均值∣∣,根据公式(9)计算相对误差。

(9)
7) 分析误差产生的原因。

六、思考题
1、为什么电子束在旋转过程中,轨迹变得愈来愈粗,愈来愈模糊,这是正常的吗?请作理论分析。

2、试从测量误差角度讨论,读数装置中如果采用的游标尺的分度值为0.01mm,是否合理?为什么?应采用多大的分度值更为合理?
附录:
在相对论力学中,物体的惯性质量分为静质量m0和相对质量m,两者的关系式称为质速关系:
m与m0两者之差可以定义为动质量m k=m-m0,狭义相对论语言,物体的惯性质量随其运动速度的增加而加大,速度趋于光速时,惯性质量趋于无限大。

当电子静止时,电子的荷质比达到 1.759×1011c/kg。

在实验中,因为电子在加速电压的作用下做高速运动,其质量要大于静止时质量,所以实验中的电子荷质比应小于1.759×1011c/kg。

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