大學物理實驗報告實驗名稱磁聚焦法測電子荷質比實驗日期 2010-04-24實驗人員 袁淳(200902120406)實驗目的】了解電子在電場和磁場中的運動規(guī)律。學習用磁聚焦法測量電子的荷質比。通過本實驗加深對洛倫茲力的認識?！緦嶒瀮x器】FB710電子荷質比測定儀?！緦嶒炘怼慨斅菥€管通有直流電時，螺線管內產(chǎn)生磁場，其磁感應強度B的方向，沿著螺線管的方向。電子在磁場中運動，其運動方向如果同磁場方向平行，則電子不受任何影響；如果電子運動力向與磁場方向垂直，則電子要受到洛倫茲力的作用，所受洛倫茲力為：F=evBv vv將運動速度分解成與磁感應強度平行的速度〃和與磁感應強度垂直的速度丄?！ú皇苈鍌惼澚Φ挠绊?，繼續(xù)v沿軸線做勻速直線運動。丄在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，其方程為：xF=evB=mVxrevmrB由陰極發(fā)射的電子，在加速電壓U的作用下獲得了動能，根據(jù)動能定理,mw—eUe=2Um(rB)2保持加速電壓u不變，通過改變偏轉電流7,產(chǎn)生不同大小磁場，保證電子束與磁場嚴格垂直，進而測量電子束的圓軌跡半徑尸，就能測量電子的em值。B—（5）2 H/螺線管中磁感應強度的計算公式以 5 R表示，式中卩0=4兀x10-7H/m。N是螺線管的總匝數(shù)=130匝；R為螺線管的平均半徑=158mm。得到最終式:—3.65399x1012?U(C/kg)12r2測出與u與/相應的電子束半徑'，即可求得電子的荷質比?！緦嶒灢襟E】

接通電子荷質比測定儀的電源，使加速電壓定于120V,至能觀察到翠綠色的電子束后，降至100V；改變偏轉電流使電子束形成封閉的圓，緩慢調節(jié)聚焦電壓使電子束明亮，緩慢改變電流觀察電子束大小和偏轉的變化；調節(jié)電壓和電流，產(chǎn)生一個明亮的電子圓環(huán)；調節(jié)儀器后線圈的反光鏡的位置以方便觀察；移動滑動標尺，使黑白分界的中心刻度線對準電子槍口與反射鏡中的像，采用三點一直線的方法分別測出電子圓左右端點S0和S,，并記錄下對應的電壓值U和電流值I。根據(jù)r二2"S1一S°)得到電子圓的半徑，代入最終式求出e'm；改變U、I得到多組結果，求出平均值，與標準值進行比較，求出相對誤差E【實驗數(shù)據(jù)】 標準值em=1.75881962x10ii(C/kg)電壓u(v)電流I(A)標尺讀數(shù)電子束半徑r(mm)r(mm)荷質比em(1011C/kg)荷質比e/m(1011C/kg)相對誤差ES(mm)0S(mm)11231101.6060.0121.030.529.831.7641.8002.346%61.0119.029.061.0121.030.04561052.0073.0120.023.522.831.84076.0118.021.072.0120.024.07891021.7066.0121.027.526.831.79166.0116.025.065.0121.028.01011121001.5060.0120.030.030.001.80559.0118.029.559.0120.030.5【數(shù)據(jù)處理過程】根據(jù)r=2"S1—S0)計算出r，得到每個U和I對應的rU2根據(jù)e，m=3,65399X1012荷2計算出每個em，得到e/m=1.800x1011(C/kg)3.將得到的e/3.將得到的e/m與標準值進行比較，得到相對誤差E=X100%=2.346%誤差分析】電子束與磁場沒有嚴格垂直導致誤差；電子束具有一定寬度