實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本模板實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本模板 實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名張偉楠同組姓名班級(jí)F0703028實(shí)驗(yàn)日期xx 04 14學(xué)號(hào)5 070309108實(shí)驗(yàn)成績(jī)指導(dǎo)老師批閱日期磁聚焦法測(cè)定電子荷質(zhì)比 實(shí) 驗(yàn)?zāi)康?1 掌握在光學(xué)平臺(tái)上組裝 調(diào)整光的衍射實(shí)驗(yàn)光路 2 觀察不同條件下產(chǎn)生的衍射 歸納總結(jié)單縫衍射現(xiàn)象的規(guī)律和特點(diǎn) 3 學(xué)習(xí)利用光電元件測(cè)量相對(duì)光強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方法 研究單縫衍射中 相對(duì)光強(qiáng)的分布規(guī)律 4 學(xué)習(xí)微機(jī)自動(dòng)控制測(cè)衍射光強(qiáng)分布譜和相 關(guān)參數(shù) 實(shí)驗(yàn)原理 1 示波管本實(shí)驗(yàn)所用的8SJ31型示波管由陰極K 柵極G 加速電極 第一陽(yáng)極A1和第二陽(yáng)極A 2 X向偏轉(zhuǎn)板Dx Y向偏轉(zhuǎn)板Dy組成 2 電子射線的磁聚焦原理 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)為零 I 在示波管外套一個(gè) 通用螺線管 使在電子射線前進(jìn)的方向產(chǎn)生一個(gè)均勻磁場(chǎng) 可以認(rèn) 為電子離開(kāi)第一聚焦點(diǎn)F1后立即進(jìn)入電場(chǎng)為零的均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) I I 在均勻磁場(chǎng)B中以速度運(yùn)動(dòng)的電子 受到洛侖茲力F的作用 1 當(dāng)v和B平行時(shí) F等于零 電子的運(yùn)動(dòng)不受磁場(chǎng)的影響 仍以 原來(lái)的速度v作勻速直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)v和B垂直時(shí) 力F垂直于速度v和磁 感應(yīng)強(qiáng)度B 電子在垂直于B的平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng) 維持電子作 圓周運(yùn)動(dòng)的力就是洛侖茲力 即 2 電子運(yùn)動(dòng)軌道的半徑為 3 電子繞圓一周所需的時(shí)間 周期 T為 4 從 3 4 兩式可見(jiàn) 周期T和電子速度v無(wú)關(guān) 即在均勻磁場(chǎng)中不同速度 的電子繞圓一周所需的時(shí)間是相同的 但速度大的電子所繞圓周的 半徑也大 因此 已經(jīng)聚焦的電子射線繞一周后又將會(huì)聚到一點(diǎn) I II 在一般情況下 電子束呈圓錐形向熒光屏運(yùn)動(dòng) 如電子速度v和 磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間成一夾角 此時(shí)可將v分解為與B平行的軸向速度v v vcos 和與B垂直的徑向速度v v vsin v 使電 子沿軸方向作勻速運(yùn)動(dòng) 而v 在洛侖茲力的作用下使電子繞軸作圓 周運(yùn)動(dòng) 合成的電子軌跡為一螺旋線 其螺距為 5 對(duì)于從第一聚焦點(diǎn)F1出發(fā)的不同電子 雖然徑向速度v 不同 所走的圓半徑R也不同 但只要軸向速度v 相等 并選擇合適的 軸向速度v 和磁感應(yīng)強(qiáng)度B 改變v的大小 可通過(guò)調(diào)節(jié)加速電壓Ua 改變B的大小可調(diào)節(jié)螺線管中的勵(lì)磁電流I 使電子在經(jīng)過(guò)的路 程l中恰好包含有整數(shù)個(gè)螺距h 這時(shí)電子射線又將會(huì)聚于一點(diǎn) 這 就是電子射線的磁聚焦原理 3 零電場(chǎng)法測(cè)定電子荷質(zhì)比因?yàn)?很小 可以近似認(rèn)為電子在均勻 磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 具有相同的軸向速度v 2eUam 由前述原理 通 過(guò)改變勵(lì)磁電流I 可以改變螺距h 2 meB 2eUam 而增大B 使電 子在磁場(chǎng)作用下旋轉(zhuǎn)2周 3周后聚焦在熒光屏上 而考慮有限長(zhǎng)螺線管軸線中點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度后 可得到em kUaI2 c kg 其中k n2 L2 D2 2l2N2 1014 其中L為螺線管長(zhǎng)度 D為螺線 管直徑 l為F1與光屏之間的距離 N為螺線管總匝數(shù) 實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí) 為了降低誤差 將第二次 第三次聚焦時(shí)的勵(lì)磁電流 折算成第一次聚焦的平均勵(lì)磁電流I 即平均值I I1 I2 I31 2 3 而為了抵消地磁場(chǎng)對(duì)實(shí)際測(cè)量造成的影響 每次測(cè)量均需改變螺線 管磁場(chǎng)方向取得兩組數(shù)據(jù)后取均值 4 電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)法測(cè)定電子荷質(zhì)比在示波管的X偏轉(zhuǎn)板上加以交流電壓 使電子獲得偏轉(zhuǎn)速度Vx 螺線管未通電流時(shí) 因電子偏轉(zhuǎn)在熒光 屏上出現(xiàn)一條亮線 接通勵(lì)磁電流后 電子沿不同螺旋線運(yùn)動(dòng) 亮線開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)過(guò)角 度 時(shí) 電子匯聚到一點(diǎn) 故可以獲得電子荷質(zhì)比em 8 2Ual2B2 B 2 cUa2 其中 是亮線轉(zhuǎn)過(guò)的角度 而l不明