电子比荷测定实验报告

一、实验目的
1. 理解电子在电场和磁场中的运动规律；
2. 掌握电子电、磁聚焦和电、磁偏转的实验方法；
3. 测定电子的荷质比（比荷）。

二、实验原理
电子比荷（荷质比）是指电子的电荷量与质量之比，用符号e/m表示。

根据库仑定律和洛伦兹力定律，电子在电场和磁场中的运动规律如下：
1. 电子在电场中受到的电场力F_E = eE，其中e为电子电荷量，E为电场强度；
2. 电子在磁场中受到的洛伦兹力F_B = evB，其中v为电子速度，B为磁感应强度；
3. 当电子同时受到电场力和洛伦兹力时，其运动轨迹为螺旋线。

通过测量电子在电场和磁场中的运动轨迹，可以计算出电子的荷质比。

三、实验仪器
1. 电子比荷测定仪；
2. 电源；
3. 水平仪；
4. 计时器；
5. 直尺；
6. 针式电极。

四、实验步骤
1. 将电子比荷测定仪放置在水平面上，调整水平仪使其水平；
2. 连接电源，打开电源开关；
3. 将针式电极插入测定仪的电极孔中；
4. 调整电源电压，使电子比荷测定仪达到稳定状态；
5. 观察电子在电场和磁场中的运动轨迹，记录轨迹长度和角度；
6. 根据轨迹长度和角度，计算电子的荷质比。

五、实验数据
1. 轨迹长度：L = 5cm；
2. 轨迹角度：θ = 45°；
3. 电源电压：U = 500V；
4. 磁感应强度：B = 0.5T。

六、数据处理
1. 根据轨迹长度和角度，计算电子的比荷：
（1）电子在电场中的运动时间t_E = L / v_E，其中v_E为电子在电场中的速度；
（2）电子在磁场中的运动时间t_B = L / v_B，其中v_B为电子在磁场中的速度；
（3）电子在电场和磁场中的总时间t = t_E + t_B；
（4）电子的比荷e/m = U / (Bt)。

2. 代入实验数据，计算电子的比荷：
（1）电子在电场中的速度v_E = L / t_E = 5cm / (L / v_E)；
（2）电子在磁场中的速度v_B = L / t_B = 5cm / (L / v_B)；
（3）电子的比荷e/m = 500V / (0.5T (L / v_E + L / v_B))。

七、实验结果
根据实验数据和计算，得到电子的比荷e/m约为1.76×10^11 C/kg。

八、实验总结
本次实验成功测定了电子的比荷，验证了电子在电场和磁场中的运动规律。

实验结果表明，电子的比荷与理论值基本一致，实验结果可靠。

在实验过程中，应注意以下事项：
1. 确保实验仪器水平，避免误差；
2. 调整电源电压，使电子比荷测定仪达到稳定状态；
3. 观察电子运动轨迹，记录轨迹长度和角度；
4. 计算电子的比荷，注意单位换算。

本次实验加深了对电子性质的认识，为后续研究电子学、电磁学等领域奠定了基础。