徑向力使電子“會聚”.這樣就使得“會聚”作用比“發(fā)散”作用的時間長，兩種作用的總效果使電子會聚，并且離軸越遠，這種作用越強，這就為將所有的電子會聚到一點提供了可能.實驗和理論都證明：不管亮度如何，聚焦的條件是G=UA/U=徑向力使電子“會聚”.這樣就使得“會聚”作用比“發(fā)散”作用的時間長，兩種作用的總效果使電子會聚，并且離軸越遠，這種作用越強，這就為將所有的電子會聚到一點提供了可能.實驗和理論都證明：不管亮度如何，聚焦的條件是G=UA/U=常1KA2K數(shù)（16-1）圖16-1若Uaik>Ua2k，則G>1，稱為正向聚焦；若UAA1KVU，則GV1,稱反實驗十六電子束的聚焦實驗目的1．研究帶電粒子在電場和磁場中的聚焦規(guī)律2．進一步了解電子束線管的結構和聚焦原理．3．掌握測量電子荷質比的一種方法．儀器與用具EBe-1型電子束實驗儀，萬用電表、直流電源等．實驗原理1．電場聚焦電子槍的作用是產生電流密度很高，截面很小的電子束，并能使電子束到達熒光屏上的各個地方.其結構如圖16-1所示.各電極均做成圓筒形，ff為加熱燈絲，K為旁熱式氧化陰極.在燈絲的烘烤下，溫度約升到1100K時，氧化物中自由電子獲得較大的熱動能而逸出表面，成為速度很小的游離態(tài)電子.柵極的電位低于陰極，形成阻滯電場.調節(jié)柵極電位可以改變進入陽極區(qū)電子數(shù)目，從而調節(jié)光斑的亮度.第一陽極A1和第三陽極A3稱加速極，其作用是使電子向陽極區(qū)運動.第二陽極A2稱聚焦陽極，其電壓值主要影響亮點的大小.電子槍內非均勻電場分布，可以將陽極分布范圍比較大的游離態(tài)電子，非常成功地在屏上聚成一點，這是成像清晰的重要保證.若Ua1k=Ua3k>Ua2k，如圖16-2所示，圖中實線是電力線，可利用它定性地分析A1KA3K A2K電子在電子槍內的運動.在GA1之間的非均勻場的作用下，電子受到的電場力可以分解成兩個力：一個沿軸向，使電子加速；另一垂直軸線，這個力使電子向軸靠攏.由于此間電子速度很小，在這個力的作用下，很容易將分散在相當范圍的游離態(tài)電子會聚到一點上，然后繼續(xù)向前運動，而且又發(fā)散開來.電子在陽極區(qū)的非均勻場的作用下，按前面的方法對場的作用分解.可以看出，電子速度大時，徑向力使電子“發(fā)散”（在A1、A3附近）；速度較小時，A2K向聚焦.由于光斑的亮度是由電子的速度及熒光屏上的單位面積的電子數(shù)決定，而反向聚焦速度比較小，因此光斑較暗.2.磁場聚焦磁場也可以使電子束線聚焦.把示波管放在螺旋管磁場中，將示波管的第一陽極、第二陽極、第三陽極、偏轉板都聯(lián)在一起，使得電子進入第一陽板后在等電位空間中運動.由于陰極發(fā)射出來的電子速度很小，可以認為電子的軸向速度是一樣的，其大小由陽極電壓UAK來決定，即電子的徑向速度V1是不一樣的，電子進入磁場后受到洛侖茲力F=eV±B（B為磁感應強度）

的作用，VL使電子在垂直于B的平面作勻速圓周運動，而維持電子作勻速圓周運動的向心的作用，mV2 mVl=eVB R=丄力是洛侖茲力，貝I」R丄，所以圓運動半徑 eB，電子作圓運動一周所需要的時間丁2兀R 2兀mT= = (16-2)電子在軸向不受力的作用，因此，作勻速直線運動.顯然運動軌跡是螺旋線，其螺距為” 2兀(16-2)電子在軸向不受力的作用，因此，作勻速直線運動.顯然運動軌跡是螺旋線，其螺距為” 2兀mh=TV=-V//eB//(16-3)圖16-2V(16-4)兩種運動合成的結果使得電子的(16-3)圖16-2V(16-4)兩種運動合成的結果使得電子的mV2=eU2 // AK—AKm(16-5)即，由一點出發(fā)的電子束，雖然各個電子的徑向速度不相同，但由于軸向速度匕相同，故各電子將沿不同的螺旋線前進，經(jīng)過一個螺距h后，又重新會聚到一點K〃，如圖16-3所示，此即為磁聚現(xiàn)象.利用磁聚現(xiàn)象可以測定電子的荷質比.調節(jié)電流從0逐漸增加，使電子束交叉點K到熒光屏的距離L等于螺距的整數(shù)倍，熒光屏上將出現(xiàn)一個亮點，這時TOC\o"1-5"\h\z亍丁,丁2兀m12eU z…、(16-6)L=kh=k ak (k=1,2,3,?)(16-6)eBm示波管中的L是固定的，對一定的V〃來說，K-B，而B與通過螺線管的電流成正比，即B=Mnl.第一次k=1時，聚焦電流最??；k=2時，聚焦電流I是I的兩倍，第n次聚焦電流是I的n倍，由此得 2 1I+1+???/(16-7)I=-1 2 n(16-7)1 1+2+???n將B=M0nI代入(16-6)式得電子的荷質比e 8冗2U= AK (16—8)m(卩nI)2L(16—8)01當繼續(xù)調節(jié)B，使h=2或h=3時，屏上將出現(xiàn)第二次、第三次聚焦．螺線管中的磁感應強度B與勵磁電流I的關系近似為B二艮J1I式中n為螺線管單位長度的匝數(shù)。實驗內容仔細閱讀電子束實驗儀的使用說明書．1．1．觀察電場聚焦，通過測量相關數(shù)據(jù)，總結其規(guī)律．2．2．觀察磁場聚焦，通過測量相關數(shù)據(jù)，總結其規(guī)律．并計算電子的荷質比觀察電場聚焦，通過測量相關數(shù)據(jù)，總結其規(guī)律．3．3．有興趣的同