电子荷质比的测量.pptx

e m
2u (r B)2
I B r
四、实验内容
（1）调节仪器后线圈上反射镜的位置，以方便观察。 （2）移动测量机构上的滑动标尺，用黑白分界的中心 刻度线，对准电子枪口与反射镜中的象的分界线，采用
“三线合一”的方法测出电子圆的右端点，从游标上读
出刻度读数S0（一般此时按清零，作S0 =00.00mm） 。
大学物理实验 电子荷质比的测量
一、实验目的
1、理解电子在磁场中的运动规律 2、掌握用电子比荷仪测电子比荷的原理及方法 重点：电子在磁场中的运动规律 难点：电子圆运动轨道半径的测量
二、实验原理
19世纪80年代英国物理学家J.J汤姆孙做了一个 著名的实验：
将阴极射线受强磁场的作用发生偏转，结果发 现了“电子”，并解出它的电荷量与质量之比e/m。
f ev B ……（1）
如右图所示，电子在磁场中 作圆周运动时，向心力由洛伦兹 力提供，则有:
f mv 2 ……（2） r
式中， r 是电子运动圆周的半径。
二、实验原理
f ev B ……（1）
f mv 2 ……（2） r
evB mv 2 r
e v
实验中，电子枪在加速电压 m
rB……（3）
三、实验仪器
e m
125 R2u
32 02N 2 I 2r 2
2.474 1012
R2u N 2I 2r2
C
/ kg
主要技术参数
Φ内 径
300mm
Φ外 径
332mm
R有效半径
158mm
N单线匝圈
130匝
I最大通电电流
3A
三、实验仪器
3、工作电源
主要技术参数 加速电压： 0----200V 调制电压： 0 -----20v 低压照明电压：
四、实验内容
（3）再次移动滑动标尺到电子圆的左端点，
采用同样的的方法读出刻度读数Sn 。
用
r
1 2
Sn
S0
求出电子圆的半径。
四、实验内容
（4）依次增加偏转电流约△I=0.05A，用前面（1）、
（2）同样的方法测出不同电流激发的磁场中电子运动圆
轨道的两端点S0、 Sn 。共测10次，并将测量结果记入数 据表格中。并由下面的公式计算出荷质比。
2、测量电子荷质比还有其它什么实验方法？ 3、分析洛仑兹力在不同角度下对电子运动的影响。
• 1、Genius only means hard-working all one's life. (Mendeleyer, Russian Chemist) 天才只意味着终身不懈的努力。20.8.58.5.202011:0311:03:10Aug-2011:03
三、实验仪器
主要技术参数
气
压
10-1Pa
灯丝电压 6.3V
调制电压 0—18V
加速电压 max 250V
三、实验仪器
2、亥姆兹线圈 作用：产生磁场 磁场B的大小为：
B=K×I
k
0
(
Baidu Nhomakorabea
4 5
)
3 2
N R
其中μ0 =4π×10-7N·A-2 R=158mm……亥姆兹线圈的平均半径， N=130匝……单个线圈的匝数。 （厂家提供的仪器参数已定）
1.5V
三、实验仪器
4、测量标尺及反射镜 反射镜 ： 用与电子束光圈半截测量的辅助工具。
四、实验内容
1、按图正确连接仪器
四、实验内容
2、观察电子的运动情况 当电子枪在加速电压的激发下，射出电子束，
进入威尔尼氏管：
(1)、无磁场时，电子束将成直线轨迹射出。
四、实验内容
(2)、电子束与磁场完全垂直时，电子束形成圆形轨迹。
四、实验内容
(3)、当电子束与磁场不完全垂直时，电子束将 作螺旋线状态运动。
四、实验内容
（❖本实验的过程是采用固定加速电压，改 变磁场偏转电流，测量偏转电子束的圆周 半径来进行。）
如果加速电压太高或偏转电流太大， 都容易引起电子束散焦。
四、实验内容
应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。
n
S0 （mm）
Sn （mm）
rn （mm） I
（A）
e/m
1 00.00
1.00
2 00.00
1.05
3 00.00
1.10
4 00.00
1.15
5 00.00
1.20
6 00.00
1.25
7 00.00
1.30
8 00.00
1.35
1 8
e/m
五、实验注意事项
1、实验测量开始前应细心调节电子束与磁场方向 垂直，形成一个不带任何重影的圆环（调焦）。
2、电子束的加速电压不宜过高，上限120V，且一旦 激发后，就降至90-100V进行测量。
3、测量电子束圆轨道半径时，应仔细按 “三线合一”法 进行。
4、电流的变化一般取0.05A左右测一次。 5、测量结束后，将电流和电压均调至零后才关掉电源。
六、思考题
1、除本实验介绍的测量电子圆环半径大小的方法 外， 你还能提出其它更好更简捷的方法吗？
• 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二〇年八月五日2020年8月5 日星期三
电子比荷e/m是一个重要的物理常数，其测定有 物理学发展史上占有很重要的地位。
电子比荷的测量方法有很多，如磁聚焦法、滤速 器法、磁控管法、汤姆逊法等。本实验仪以当年英国 物理学家汤姆孙思路，利用电子束在磁场中运动偏转 的方法来测量。
二、实验原理
当一个电子以速度ν垂直进入到均匀磁场中B时，电 子要受到洛伦兹力f的作用：
u的作用下，射出电子流，
因此，加速电场所作功eu全
部转变成电子的输出动能，
eu
1 2
mv 2 ……（4）
由（3）和（4）得：
e m
2u (r B)2
……（5）
三、实验仪器
FB710型
电子荷质比测试仪
三、实验仪器
1、威尔尼氏管 电子荷质比测试仪的
中心器件是三维立体的威 尔尼氏管，通过它可以生 动形象地显示出电子束的 运行轨迹，当将威氏管放于由亥姆兹线圈产生的 磁场中时，用电压激发它的电子枪发射出电子束， 进行实验观察和测量。
本实验采取固定加速电压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,就能采用下述公式测量。
e m
125 32
R2u
02N 2I 2r2
2.474 1012
R2u N 2I 2r2
C
/ kg
四、实验内容
数据记录表格 （ U=100V, e/m=1.759×1011C·Kg-1）