電子束的偏轉與聚焦 北京科技大學物理實驗報告

2022-05-03 12:21:04 字數 1607 閱讀 8168

北京科技大學實驗報告

實驗名稱:電子束的偏轉與聚焦

實驗目的、實驗原理(見預習報告)

實驗資料及資料分析(資料及圖見附頁)

a. 電偏轉的觀測

由圖1、2、3、5可以清楚得看出,當陽極電壓uz不變時,偏轉電壓隨偏轉量的增大線性變化。第4張圖可以看出,我測量的第五組資料是有問題的。所以,我就放棄了第五組資料,作出了圖5。

然後我分析了一下不同陽極電壓下偏轉電壓隨偏轉量變化快慢。顯然,斜率即電偏轉靈敏度,分別為:0.

105,0.0915,0.082, 0.

0753, 斜率是隨著陽極電壓的增大而減小的。為了清晰明了,我把兩者的關係用圖表示出來

上圖說明陽極電壓與圖1,2,3,5的電偏轉靈敏度之間幾乎是成線性變化的。

陽極電壓的增大導致了初速度的增加,而初速度越大偏轉就越難,因而偏轉靈敏度越小。

偏轉距離de和偏轉電壓ud是成線性變化的。至於de與陽極電壓uz的關係,根據圖1,2,3,5中的公式,可以知道,當偏轉電壓ud為10v時,dz分別為:1.

025,0.912,0.785, 0.

744,所以根據下圖可知:

當偏轉電壓相同時,隨著陽極電壓的增大,偏轉量增減少。

b 磁偏轉的觀測

圖6,7,8是磁偏轉觀測部分的圖。這三張圖說明了,偏轉電流與偏轉量是成一次函式關係變化的。下圖表示的是圖6,7,8的斜率即磁偏轉靈敏度與陽極電壓的關係:

顯然,三個資料幾乎是在一條直線上,所以磁偏靈敏度是和陽極電壓成線性的。並且隨著陽極電壓的增大磁偏靈敏度減小。陽極電壓增大導致電子速度的增大,電子就越不容易被偏轉。

當uz不變時,dm隨著偏轉電流i的增大而增大;當i不變時,dm隨著uz的變大而減小,如圖:(取i為100ma為基點

c 電聚焦的觀測

由於聚焦是一種直觀的感受,所以何時真正地聚焦了就屬於自己的感覺了。由圖9可以看出,各個資料之間的相關程度r2=0.9812,相關性較低。

但它們仍然是線性相關的。隨著陽極電壓的增大,聚焦電壓隨之增大。

d 磁聚焦的觀測

此實驗過程中需要注意乙個重要的步驟:在磁聚焦之前要先調節原來有的那個聚焦旋鈕,使得螢光屏上出現光斑,就是使光擴散開來。如果不按此步驟就不會有明顯的聚焦過程,實驗結果就會很不準確。

圖10展示的是陽極電壓與聚焦電流的關係,可以知道兩者是一次函式關係。據此關係可以通過聚焦電流估算出陽極電壓的大小。

例題中電子荷質比的計算如下:

由公式求出b=4π,現在根據u和i的關係,

則e/m平均值為1.01897e+11c/kg

實驗總結

本實驗的資料處理過程比較容易,主要就是幾個量之間的線性關係。但實驗的四部分內容教會我怎樣使用電和磁的方法來實現電子的偏轉和聚焦。這種方法是以後研究中經常要用到的。

實驗中要注意的內容也不是很多,就是輝度不能太大,這是為了防止螢光屏的損壞。實驗中最困難的要算是萬用表的調零了。我那時就想,dzs-b電子束實驗儀的y調節為何不裝個微調呢。

只要我稍微調一下旋鈕,就從正的一點幾伏跑到了負的一點幾伏,要調到十幾毫伏甚至是幾毫伏相當困難。而且,整個工程中調零工作有n多次。

實驗的總體構成很簡單,我們兩個的合作也很順利。

a 磁偏轉的測量資料如下

b 磁偏轉的觀測資料

c電聚焦的測量

d 磁聚焦的測量資料

電子束的偏轉與聚焦 北京科技大學物理實驗報告

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