用磁聚焦法测量电子荷质比的误差分析
工作报告-实验报告-磁聚焦法测定电子荷质比
工作报告-实验报告-磁聚焦法测定电子荷质比报告摘要：本实验利用磁聚焦法测定了电子的荷质比。
实验中通过测量电子在磁场中的运动半径和电压的关系，得到了电子的荷质比值。
实验结果表明，电子的荷质比值与理论值较为接近，验证了磁聚焦法测定电子荷质比的准确性。
实验目的：1. 了解磁聚焦法测定电子荷质比的原理；2. 掌握实验中所使用的仪器和设备的操作方法；3. 测量并计算电子的荷质比。
实验原理：磁聚焦法是一种测定电子荷质比的方法。
其原理是，将电子束通过磁场，根据电子的动量和电荷情况，可以确定电子的荷质比。
实验器材和仪器：1. 电子束管；2. 磁场装置；3. 高压电源；4. 毫安表；5. X-Y示波器。
实验步骤：1. 打开仪器电源，调整高压电源，使电子束管产生稳定的电子束；2. 将电子束管放入磁场装置中，调整磁场强度，使电子在磁场中运动并聚焦；3. 在示波器上观察电子束的轨迹，并调整磁场强度和方向，使电子束呈现完整的稳定的轨迹；4. 测量电子束在不同电压下的轨迹半径，并记录数据；5. 根据测得的半径和电压数据，计算电子荷质比的平均值。
实验结果分析：通过实验测量得到的电子荷质比值与理论值较为接近，说明使用磁聚焦法测定电子荷质比的方法是准确可靠的。
存在的问题和改进措施：1. 实验中可能存在测量误差，如由于人为操作不精细、仪器的误差等原因导致的数据偏差。
下次实验可以提高操作的精确度，并使用更加精密的仪器进行测量，以减小误差；2. 实验中的磁场调整可能需要更多的时间和经验，以确保电子束的稳定和聚焦效果。
下次实验可以提前进行磁场调整的练习，以提高调整的准确性和效率。
结论：本实验利用磁聚焦法测定电子荷质比的方法，得到了与理论值较为接近的结果。
通过本实验的实践操作，加深了对磁聚焦法的理解和应用，提高了实验操作的能力。
用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告
用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告引言：电子荷质比是物理学中的一个重要常数，它描述了电子的电荷与质量之间的比值。
测定电子荷质比的实验方法有很多种，其中一种常用的方法是磁聚焦法。
本实验旨在通过磁聚焦法测定电子荷质比，并探讨实验过程中的一些关键问题。
实验原理：磁聚焦法是通过磁场对电子进行聚焦，从而测定电子荷质比的一种方法。
在磁场中，电子受到洛伦兹力的作用，其运动轨迹会发生偏转。
通过调节磁场强度和电场强度，使得电子在磁场中运动的轨迹与电场的方向相交，从而实现对电子的聚焦。
根据电子的速度和轨道半径的关系，可以计算出电子的荷质比。
实验装置：本实验所使用的装置主要包括电子枪、磁场和电场装置以及荧光屏。
电子枪产生一束高速电子，磁场和电场装置用来调节电子的运动轨迹，荧光屏用来观察电子束的聚焦情况。
实验步骤：1. 将实验装置搭建好，并接通电源。
2. 调节电子枪的电压和电流，使得电子枪能够产生一束稳定的电子束。
3. 调节磁场的强度，使得电子束在磁场中发生偏转。
4. 调节电场的强度，使得电子束在电场中与磁场的方向相交。
5. 观察荧光屏上的电子束图像，调节磁场和电场的强度，使得电子束能够聚焦在一个点上。
6. 记录磁场和电场的强度，以及荧光屏上电子束的聚焦位置。
7. 重复实验多次，取平均值，并计算电子荷质比。
实验结果与讨论：通过多次实验，我们得到了不同磁场和电场强度下的电子束聚焦位置。
根据电子的速度和轨道半径的关系公式，我们可以计算出电子的荷质比。
在实验中，我们发现磁场和电场的强度对电子束的聚焦效果有很大的影响。
当磁场和电场的强度适当时，电子束能够聚焦在一个点上，从而得到准确的电子荷质比值。
然而，在实际操作中，我们也遇到了一些困难和误差。
首先，由于实验装置的精度限制和环境因素的影响，我们无法完全消除系统误差。
其次，电子束的聚焦位置的测量也存在一定的误差，可能会影响到最终结果的准确性。
因此，在实验中我们需要注意这些误差来源，并尽量减小其对结果的影响。
【精编】实验报告-磁聚焦法测定电子荷质比
【精编】实验报告-磁聚焦法测定电子荷质比实验目的：利用磁聚焦法测定电子荷质比，掌握该方法的原理和操作方法，了解电子的物理性质。
实验原理：当带负电的粒子在磁场中运动时，磁场会对其进行偏转。
磁场中的带电粒子受到的力称为洛伦兹力，其大小和方向由以下公式决定：F=qvBsinθ其中，F为洛伦兹力，q为带电粒子的电荷量，v为带电粒子的速度，B为磁场强度，θ为磁场和带电粒子的速度之间的夹角。
R=mv/qB如果带电粒子同时具有不同的能量，它们将在不同的轨道上运动，轨道的半径也会不同。
但是，如果磁场强度足够大，则所有轨道都将被压缩到重叠状态，此时所有轨道的半径将相等。
根据上述原理，可以用磁聚焦法测定电子荷质比。
在实验中，首先确定磁场强度和螺旋线管的工作电压，然后改变加速电压使得电子进入不同的能级。
电子在磁场中偏转形成螺旋运动，当磁场足够强时所有的螺旋运动将在一个平面内，可以通过调节分光器的角度观察电子的轨迹。
实验步骤：1. 校准磁场强度，调整分光器位置。
2. 将螺旋线管的工作电压调整为适当的值，用万用表测量电路参数。
3. 将加速电压调整到不同的值，记录分析仪上的读数。
4. 调整分光器的角度，记录电子轨迹和屏幕上的读数。
5. 重复步骤4直到测量三组数据。
实验数据：在本次实验中，我们测定了三组数据，其加速电压分别为800V、1000V和1200V。
通过计算，得出三组数据的电子荷质比分别为：1. 1.76×10^11C/kg实验结论：在本次实验中，我们通过磁聚焦法成功测定了电子的荷质比。
由于实验条件的限制，测得的结果存在一定的误差，但是这些误差在实验中进行了充分的考虑和控制。
通过该实验，我们不仅掌握了磁聚焦法的操作方法，还深入了解了电子的物理性质和运动规律。
参考文献：1. 《大学物理实验》高等教育出版社。
实验报告-磁聚焦法测定电子荷质比
实验报告姓名：班级：学号：实验成绩：同组姓名：实验日期：2008/03/31 指导老师：批阅日期：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------磁聚焦法测定电子荷质比【实验目的】1、学习测量电子荷质比的方法。
2、了解带点粒子在电磁场中的运动规律及磁聚焦原理。
【实验原理】1、电子在磁场中运动的基本参数2、零电场法测定电子荷质比=n2*10143、电场偏转法测定电子荷质比=【实验数据记录、结果计算】数据记录系数：*108π/4π/2ΠC1C2K1==*107电子荷质比理论值：X0==*1011c/kg实验数据：850V950VX偏转板上加交流偏转电压：π/4π/2Π/V850950850950850950I/AY偏转板上加交流偏转电压：π/4π/2Π/V850950850950850950 I/A数据处理与结果比较零电场法测量电子荷质比：850V平均值/A励磁电流/A平均励磁电流/A=X1=k=*1011 c/kg与理论值的相对误差=%850V平均值/A励磁电流/A平均励磁电流/A=X2=k=*1011 c/kg与理论值的相对误差=%电场偏转法测定电子荷质比：X偏转板上加交流偏转电压：/V I/A（）（c/kg）（）（c/kg）850*1011*1011π/4950*1011*1011850*1011*1011π/2950*1011*1011850*1011*1011π950*1011*1011结果分析用零电场法测出的电子荷质比和理论值分别相差了%与%。
尤其是850V情况下的结果，准确度较高。
用电场偏转法测电子荷质比时，在X偏转板上加交流偏转电压后，发现（）相对理论值普遍偏大，（）相对理论值普遍偏大。
电子荷质比实验报告
电子荷质比实验报告篇一：电子荷质比的测量编号学士学位电子荷质比的测量同学姓名：麦麦提江.吾吉麦学号：系部：物理系专业：物理学年级： 07-1班指导老师：依明江完成日期：年月日中文寻电子电量与荷质比的精确测量,由于它们是最重要的基本物理常数之一.物理常数可分为物质常数与基本物理常数两大类,物质常数是与物质性质有关的一类常数,如沸点T、比热C、电阻率?、折射率n等;而基本物理常数则与物质性质无关的、普适的一类常数,如真空中的光速c、基本电荷e、普朗克常数h、精细结构常数a等.基本物理常数在物理学中起着非常重要的作用,其中最具有重要意义和深刻含义的6个常数是万有引力常数G、真空中的光速c、普朗克常数h、电子荷质比e/me、基本电荷e和阿伏加德罗常数N0其中G、h、c是对物理基本理论起着非常重要作用的常数；e/me和e则标志着物质单元的基本特征.电子荷质比测量的主要方法与原理大致为3种,即偏转法、光谱分析法与核磁共振法,测量精度的提高集中反映了当代科学技术水平的进步.物理基本常数的测定在近代物理试验中是重要内容之一,它是培育提高同学综合运用基本物理学问和创新力量非常重要的教学内容.在近代物理试验的教学讨论中,我们本着不追求测量的精度,只注意培育同学综合运用基本物理学问和创新力量的提高。
3 2.电子在磁场中的运动2.1电子在磁场中的运动特点电荷在磁场中运动时受到磁场力的作用即洛仑兹力，其表达式为:?F?qv?B（1）?式中: q为运动电荷的电量; v 为电荷运动的速度; B为电荷所在处的磁感应?强度．F 的大小由f?qvBsin?(?是与之间的夹角) 打算, 方向由v?B 来决定．由于洛仑兹力在电荷运动方向上的重量永久为零, 因此不做功, 不能转变运动电荷速度的大小。
假如运动电荷的速度方向与磁场方向垂直, 则运动电荷在磁场中做匀速圆周运动, 假如运动电荷的速度方向与磁场方向成肯定夹角, 则运动电荷在磁场中将做螺旋运动.2.2. 电子束的磁聚焦原理在示波管外的磁聚焦螺线管线圈上加上电压, 通以励磁电流I, 则在螺线管线圈轴线方向( 图1中的Z轴方向) 产生匀称磁场B, 电子束进入示波管?中第一阳极后, 即在匀称磁场中运动．设电子以速度v与B成角度? 进入匀称?磁场中, 可将速度v 分解为与磁场方向垂直和平行的两部分，垂直重量为v vsin?使电子产生垂直z轴方向的匀速圆周运动；而平行重量为v ?vcos?，使电子产生z轴方向的匀速直线运动两种运动的合成, 使电子产生（图 2）沿Ｚ轴方向的螺旋线运动, 其螺距为:2?R2?mv h?v ?T?v v?eB(2)式中: T为匀速圆周运动的周期, R为匀速圆周运动的半径, e为电子电量, m为电子质量．4篇二：电子荷质比的测定电子荷质比的测定班级：2010级物理学（国家基地）姓名：叶君学号：2010261025 日期：2011-12-21 地点：理科楼四层机房【试验目的】：1. 讨论磁场几乎平行于电子束状况下电子的运动。
荷质比实验处理
方法一：磁控管法 数据分析： I(H) I(H)I(H)-1.5 0.26 0 0.52 0 0.520 0 0.26 0.2 0.518 -0.2 0.517 0.2 1.5 0.260.4 0.499 -0.4 0.494 0.4 0.5 0.375 -0.5 0.373 0.5 0.6 0.248 -0.6 0.246 0.6 0.65 0.198 -0.65 0.201 0.65 0.7 0.167 -0.7 0.176 0.7 0.72 0.162 -0.72 0.167 0.72 0.74 0.155 -0.74 0.16 0.74 0.76 0.15 -0.76 0.156 0.76 0.78 0.143 -0.78 0.153 0.78 0.8 0.137 -0.8 0.148 0.8 0.82 0.135 -0.82 0.141 0.82 0.84 0.131 -0.84 0.137 0.84 0.86 0.129 -0.86 0.13 0.86 0.88 0.12 -0.88 0.124 0.88 0.9 0.115 -0.9 0.116 0.9 0.92 0.108 -0.92 0.116 0.92 0.94 0.106 -0.94 0.11 0.94 0.96 0.1 -0.96 0.106 0.96 0.98 0.097 -0.98 0.101 0.98 1 0.092 -1 0.101 1 1.02 0.091 -1.02 0.098 1.02 1.04 0.083 -1.04 0.084 1.04 1.06 0.08 -1.06 0.08 1.06 1.08 0.075 -1.08 0.078 1.08 1.1 0.073 -1.1 0.078 1.1 1.12 0.068 -1.12 0.0741.12（2）H I 与I a 的曲线。
由图表得I a 下降50%的H I 的临界励磁电流+c I 和-c I 分别为0.55A 和0.57A 。
电子束实验仪测荷质比及其测量结果的不确定度评定[1]
![电子束实验仪测荷质比及其测量结果的不确定度评定[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/988513c03186bceb19e8bb52.png)
控管法及汤姆逊法等。作为基础物理实验
,电子荷
质比的测量主要是为了使学生对电子荷质比有一个
感性认识
,为此我们使用一种简便测定
e /m的方
法
—
———纵向磁场聚焦法。
1 实验原理
纵向磁场聚焦法有两种
:一种是
“零场法
”,
另一种是
“亮线法
”。
,准确测定聚焦时的励磁电流值是做好该实验的关键。
关键词
:电子束实验仪
;电子荷质比
;磁聚焦
;不确定度
中图分类号
: O441. 5 文献标识码
:A 文章编号
: 100224956 (2006) 0220026203
ExperimentalDeviceofElectronBeamMeasuring theCharge2Mass Ratio of
由公式
(6)得各相关量的偏导数后
,电子荷供
,由仪器引起的不确定限值较小
,可以忽略
,则
质比不确定度
u的表达式为
励磁电流的
B类不确定度为
uB (I) =0. 01 /
2 e
5 ( e/m ) 22
5 (e/m ) 23,即
:
u
=
1. 1 零场法
零场法是将示波管
(示波管结构如图
1所示
)
的第一阳极
A1、第二阳极
A2及水平和垂直偏转板
全连在一起
,相对于阴极板加一电压
V2 ;由于该
电压和栅极电压构成一定的空间电位分布
,使得由
电子荷质比的测定
《基础物理》实验报告一、实验目的:1.研究磁场几乎平行于电子束情况下电子的运动；2.用磁聚焦法测定电子荷质比。
二、实验原理：一、磁聚焦法测定电子荷质比1．带电粒子在均匀磁场中的运动：a．设电子e在均匀磁场中以匀速V运动。
当时，则在洛仑兹力f作用下作圆周运动，运动半径为R，由得如果条件不变，电子将周而复始地作圆周运动。
可得出电子在这时的运动周期T：由此可见：T只与磁场B相关而与速度V无关。
这个结论说明：当若干电子在均匀磁场中各以不同速度同时从某处出发时，只要这些速度都是与磁场B垂直，那么在经历了不同圆周运动，会同时在原出发地相聚。
不同的只是圆周的大小不同，速度大的电子运动半径大，速度小的电子运动半径小（图1）。
b．若电子的速度V与磁场B成任一角度：我们可以把V分解为平行于磁场B的分量和垂直于B的分量，这时电子的真实运动是这两种运动的合成：电子以作垂直于磁场B的圆周运动的同时，以作沿磁场方向的匀速直线运动。
从图2可看出这时电子在一条螺旋线上运动。
可以计算这条螺旋线的螺距L：由3式得由此可见，只要电子速度分量大小相等则其运动的螺距L就相同。
这个重要结论说明如果在一个均匀磁场中有一个电子源不断地向外提供电子，那么不论这些电子具有怎样的初始速度方向，他们都沿磁场方向作不同的螺旋线运动，而只要保持它们沿磁场方向的速度分量相等，它们就具有相同的由式4决定的螺距。
这就是说，在沿磁场方向上和电子源相距L处，电子要聚集在一起，这就是电子的旋进磁聚焦现象。
至于时，则磁场对电子的运动和聚焦均不产生影响。
二、利用示波管测定电子的荷质比把示波管的轴线方向沿均匀磁场B的方向放置，在阴极K和阳极之间加以电压，使阴极发出的电子加速。
设热电子脱离阴极K后沿磁场方向的速度为零。
经阴极K与阳极之间的电场加速后，速度为。
这时电子动能增量为。
由能量守恒定律可知，电子动能的增加应等于电场力对它做的功。
如果第一阳极与阴极K间的电位差为（和接在一起），则此功应为：，有只要电压V2确定，电子沿磁场的速度分量是确定的。
实验五磁聚焦法测定电子荷质比
（a）
（b）
图 3 磁聚焦原理图
`
38
F = evB = m v 2 R
（2）
电子运动轨道的半径为
R = mv eB
电子绕圆一周所需的时间（周期）T 为
（3）
T = 2pR = 2pm v eB
（4）
从（3）、（4）两式可见，周期 T 和电子速度 v 无关，即在均匀磁场中不同速度的电子 绕圆一周所需的时间是相同的．但速度大的电子所绕圆周的半径也大．因此，已经聚焦的 电子射线绕一周后又将会聚到一点．
U-
¤
⊙
U+
Un
H
K
G A1
A2
Dy Dx 8SJ31 H
图 2 偏转电场为零时接线图
若将示波管的加速电极、第一阳极 A1、第二阳极 A2、偏转电极 Dx 和 Dy 全部连在一 起，并相对于阴极 K 加同一加速电压 Ua，这样电子一进入加速电极就在零电场中作匀速运 动，如图 2 所示．这时来自电子射线第一聚焦点 F1（在栅极 G 的小圆孔前方）的发散电子 射线将不再会聚，而在荧光屏上形成一个光斑．为了能使电子射线聚焦，可在示波管外套 一个通用螺线管，使在电子射线前进的方向产生一个均匀磁场，磁感应强度为 B．在 8SJ31 型示波管中，栅极和加速电极很靠近，仅 1.8 mm．因此，可以认为电子离开第一聚焦点 F1 后立即进入电场为零的均匀磁场中运动．
上都能偏转，这种偏转可以用静电场或者磁场来实现．一般示波管采用静电场使电子射线
偏转，称静电偏转．静电偏转所需要的电场，由两对互相垂直的偏转板提供．其中一对能
使电子射线在 X 方向偏转，称 X 向偏转板 Dx．另一对能使电子射线在 Y 方向偏转，称 Y
37
向偏转板 Dy．
用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告
用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告实验名称：用磁聚焦法测定电子荷质比实验报告实验目的：通过磁聚焦法测定电子荷质比，了解电子的基本性质和物理定律。
实验原理：磁聚焦法是通过在磁场中运动的电子被磁场力聚焦成束，经过一定的路径后被感光表面所接收，从而获得电子在磁场中的运动信息，并由此计算出电子荷质比的实验方法。
所用到的原理为赫兹实验的基本原理，即磁场力和电场力的平衡关系，根据平衡条件可以得到电子荷质比的表达式：e/m = 2V/(B^2d^2)，其中e为电子电荷量，m为电子质量，V为电子的速度，B为磁感应强度，d为磁极间距。
实验器材：电子枪、磁聚焦系统、感光表面、微分放大器等。
实验步骤：1. 将微分放大器调整到合适的工作状态，并将感光表面安装在适当的位置，调整其与电子轨迹平衡，使得电子束能正常照射到感光表面上。
2. 调整磁聚焦系统，保证电子束的轨迹尽量贴近感光表面，并保证电子束以足够的速度进入磁场。
3. 调整磁场的强度和磁极间距，使得电子束能够被聚焦成束状，经过磁极后得到清晰的电子轨迹，并记录下电子束运动的轨迹。
4. 记录电子束运动的轨迹，并记录下微分放大器的输出电压。
5. 根据记录的电子运动轨迹和微分放大器的输出电压，计算出电子荷质比，并对实验结果进行分析和总结。
实验结果分析：通过本次实验，我们成功地测定出了电子的荷质比，并得出了相应的实验结果。
在数据处理的过程中，我们注意到实验结果的精确度和准确度，需要进行合理的误差分析，并对实验结果进行改进和优化。
实验结论：通过本次实验，我们成功地测定出了电子的荷质比，并得出了相应的实验结果。
在进一步的实验过程中，我们需要将实验的精度和准确度提升到更高的水平，同时不断优化实验方法和原理的应用，以更好地探索电子的基本性质和物理定律，推动科学技术的持续发展。
用磁聚焦法测电子荷质比[资料]
![用磁聚焦法测电子荷质比[资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/5b2cfd35bdd126fff705cc1755270722192e59eb.png)
用磁聚焦法测电子荷质比【实验目的】1．了解电子在电场和磁场中的运动规律。
2．学习用磁聚焦法测量电子的荷质比。
【实验仪器】DHB －2电子荷质比测定仪（主要由直流稳压电源、一台荷质比测定仪、一个长直螺线管和放置在螺线管内的一个示波管组成）、双刀开关。
【实验原理】纵向磁场（即B ∥电子枪的轴线）对从电子枪射出电子的洛仑兹力为零（因为此时电子速度为υZ ，没有垂直B 的速度分量）。
但是通过加有偏转电压的X 偏转板后，电子获得了垂直于B 的横向速度分量v x ，将受洛仑兹力B x f ev B =的作用，在垂直于B 的平面内做匀速率圆周运动。
电子做圆周运动的同时，还在加速电压V 2影响下沿Z 轴方向做匀速（速度为υZ ）直线运动，两运动合成的结果是电子沿B 的方向作螺旋线运动，如图3-18所示。
则电子做螺旋线运动的回旋半径R 和周期T 分别为xmv R eB =（3-37）2π2πx R m T v eB==（3-38）由此可知，电子的回旋半径R 与v x 成正比，与B 成反比；周期T 与B 成反比而与v x 无关。
它表明v x 大的电子绕半径大的轨道运动，v x 小的电子绕半径小的轨道运动，但它们运动一周的时间都相等。
电子做螺旋线运动的螺距为2πzz mv h v T eB==（3-39）虽然它们的初始轴向速度也是不一样的，但它们的螺距是相等的，也就是经过一个周期后，同时从电子枪发射出来但运动方向不同的电子，又交汇在同一点（见图3-18），这就是磁聚焦作用。
而且每经过一个周期（一个螺距），有一个聚焦点。
图3-18 电子束的磁聚焦调整磁场的B 来改变螺距h ，可使电子枪出口到荧光屏的距离L 为h 的整数倍，这样我们就可以观察到多次磁聚焦现象。
利用磁聚集现象可以测定电子的荷质比。
第1次聚焦时，则有：2πzmv L h eB== （3-40）而z v =22228π V e m L B=（3-41）有限长螺线管中点的磁感应强度为B =因此222222228π8π V V e m L BL ==⎛⎫（3-42）其中，N 为螺线管线圈总匝数，L 为电子束交叉点到荧光屏的距离，V 2为加速电压，I 为励磁电流强度，l 为螺线管的长度（单位为m ），D 为螺线管的直径（单位为m ）。
用磁聚焦法测电子的荷质比[整理版]
![用磁聚焦法测电子的荷质比[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/ebfa5473793e0912a21614791711cc7931b778ba.png)
用磁聚焦法测电子的荷质比一、实验目的1.测定电子的荷质比。
2.了解磁聚焦的原理。
二、实验原理在纵向磁场作用下，电子从电子枪中发射出来以后，将作螺旋运动，如图1。
在初始时刻，各电子的运动方向并不一致，也就是说，它们的径向速度⊥V 是不一样的。
另外，虽然它们的初始轴向速度也不一样，但是经过近千伏的加速电压后，初始轴向速度的差别可以忽略不计。
所以可以认为它们的轴向速度V ∥是一样的。
在B 一定的情况下，各电子的回旋半径是不一样的，但是它们的螺距是相等的。
也就是说经过一个周期后，同时从电子枪发射出来但是运动方向不同的电子，又交汇在同一点，这就是磁聚焦作用。
每经过一个周期有一个焦点。
可以通过调节磁场B 的大小来改变螺距h 。
图1 电子束磁聚焦的示意图将电子的运动速度分解成两个方向的速度：轴向速度V ∥和径向速度⊥V 。
前者不受洛仑兹力的影响，沿轴向作直线运动。
后者在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动，其方程为eBm vR R m v evB F =⇒==2（1）于是，电子做匀速圆周运动的周期T 为：eBmv R T ππ22==（2）电子螺旋运动的螺距为：h= V ∥·T （3）设K 、A 之间的加速电压为U ，则：m 21V ∥2=eU （4）结合（3）（4）消去V ∥，可以得到2228B h U m e π=（5）其中螺线管中的磁感应强度B 可以用下式计算： 220DL NIB +=μ，其中I 是励磁电流。
所以，220222)()(8IUNh D L m e ∙+=ηπ （6）其中，0μ=4.0×10-7H/m ；N 是线圈匝数，标注在仪器上；L 、D 分别是螺线管的长度和直径；h 是螺距，在第一次聚焦时h ≈L 。
三、实验仪器DHB 型电子荷质比测定仪，面板分布如图2。
图2 仪器面板示意图四、实验内容1.接通电子荷质比测定仪的电源，预热十分钟。
2.调节栅极电压，使荧光屏上的斑点亮度适当，不宜过亮。
磁控法测电子荷质比实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除磁控法测电子荷质比实验报告篇一：实验报告--磁聚焦法测定电子荷质比实验报告姓名：张伟楠同组姓名：班级：F0703028实验日期：20XX.04.14学号：5070309108实验成绩：指导老师：批阅日期：磁聚焦法测定电子荷质比【实验目的】1.学习测量电子荷质比的方法；2.了解带电粒子在电磁场中的运动规律及磁聚焦原理。
【实验原理】1、示波管本实验所用的8sJ31型示波管由阴极K、栅极g、加速电极、第一阳极A1和第二阳极A2、x向偏转板Dx、Y向偏转板Dy组成。
2、电子射线的磁聚焦原理（偏转电场为零）I．在示波管外套一个通用螺线管，使在电子射线前进的方向产生一个均匀磁场，可以认为电子离开第一聚焦点F1后立即进入电场为零的均匀磁场中运动．II．在均匀磁场b中以速度运动的电子，受到洛仑兹力F的作用（1）当v和b平行时，F等于零，电子的运动不受磁场的影响，仍以原来的速度v作匀速直线运动．当v和b垂直时，力F垂直于速度v和磁感应强度b，电子在垂直于b的平面内作匀速圆周运动．维持电子作圆周运动的力就是洛仑兹力，即（2）电子运动轨道的半径为：（3）电子绕圆一周所需的时间（周期）T为（4）从（3）、（4）两式可见，周期T和电子速度v无关，即在均匀磁场中不同速度的电子绕圆一周所需的时间是相同的．但速度大的电子所绕圆周的半径也大．因此，已经聚焦的电子射线绕一周后又将会聚到一点．III．在一般情况下，电子束呈圆锥形向荧光屏运动，如电子速度v和磁感应强度b之间成一夹角，此时可将v分解为与b平行的轴向速度v//（v//=vcos??）和与b垂直的径向速度v┴(v┴=vsin??)．v//使电子沿轴方向作匀速运动，而v┴在洛仑兹力的作用下使电子绕轴作圆周运动，合成的电子轨迹为一螺旋线，其螺距为（5）对于从第一聚焦点F1出发的不同电子，虽然径向速度v ┴不同，所走的圆半径R也不同，但只要轴向速度v//相等，并选择合适的轴向速度v//和磁感应强度b（改变v的大小，可通过调节加速电压ua；改变b的大小可调节螺线管中的励磁电流I），使电子在经过的路程l中恰好包含有整数个螺距h，这时电子射线又将会聚于一点，这就是电子射线的磁聚焦原理．3、零电场法测定电子荷质比因为??很小，可以近似认为电子在均匀磁场中运动时，具有相同的轴向速度v//=由前述原理，通过改变励磁电流I，可以改变螺距h=2πmeb2euam，2euamb，使电子在磁场作用下旋转2周、3周后聚焦在荧光屏上。
实验1磁聚焦法测电子荷质比-电磁学实验
实验1磁聚焦法测电子荷质比一、基本教学要求1.了解示波管的结构；2.用磁聚焦法测量电子荷质比。
二、实验原理真空中的电子在磁场中运动，垂直于磁场的速度分量使电子束作圆周运动，平行于磁场的速度分量作匀速直线运动。
螺距////2v eBmT v h π==，且平行于磁场的速度由加速电压获得：22//21eV mv =， 可见电子在均匀磁场中运动时，具有相同的轴向速度，但由于θ角度不同，径向速度将不同。
因此它们将作半径不同、螺距相同的螺旋线运动。
经过时间T 后，在//2v eBmh π=的地方聚焦。
m eB =ω，则//v Sm eB ⋅=φ，因为////2v eB m T v h π== 所以hSπφ2=(S 为没有磁场时的电聚焦点到荧光屏的距离) 由螺距表达式得hB v m e //2π=，把h S πφ2=和meV v 2//2=代人得：222)(2B S V m e φ⨯=，薄螺线管公式计算（电磁学中有推导）:)cos (cos 2120ββμ-=nI B式中，270/104A N -⨯=πμ，也就是真空中的磁导率；n 为螺线管单位长度线圈的匝数。
设螺线管的长度为L ，螺线管的平均直径为D ，并认为电子束聚焦磁场均匀，且都与螺线管的轴线中点O 的磁场强度相等，则22020cos 22DL nILnIB +==μβμ则22202222222)(2)(2S I ND L S V B S V m e φμφ⨯+⋅=⋅= 其中270/104A N -⨯=πμ为真空中的磁导率。
三、实验内容方法1: 根据πφ2=时，h S =，可根据22142222102SI V h N D L m e ⋅⨯+=-计算电子比荷，实验证明不同的磁聚焦过程对应不同的螺距。
1.光斑模式打到点a.等电位法： A 1、A 2都接地。
选取加速电压，调栅压至合适的亮度。
打开励磁电源，调节励磁电流由斑到点，则mm h 230=。
且随栅压的增大，螺距减小，有约5mm 的变化范围。
磁聚焦法测定电子比荷实验的探讨
收稿日期:1997 08 20磁聚焦法测定电子比荷实验的探讨康垂令(江汉石油学院物理教研室 荆州市 434102)摘要 对磁聚焦法测电子比荷实验中偏转法与零场法的优缺点进行了讨论,并提出了改进实验的意见。
关键词 电子比荷 磁聚焦法 偏转法 零场法用磁聚焦法测电子比荷有两种方法,即偏转法和零场法,其基本原理相同,电子比荷的实验公式为:e m =8 2U 0nI k l .1-2(1)式中 0为真空中磁导率,n 为单位长度上线圈匝数,I 为励磁电流, 为因螺线管不是无限长而引进的小于1的修正系数,k 为聚焦序数,U 为加速电压,l 为电子束交叉点到荧光屏的距离。
本文就这两种方法的优缺点进行讨论。
1 偏转法中l 的值无法确定在偏转法中,磁聚焦的过程是先将电子束电聚焦在荧光屏上成为一个光点,然后在偏转板上加一交变电压使亮点变成一亮线,再加匀强磁场,并连续改变励磁电流,使亮线边旋转、边缩短成为一亮点。
这种方法的优点是磁聚焦过程明显,能清楚地判断一次、二次、三次 磁聚焦,进而较准确地测出各次磁聚焦的励磁电流。
然而,它有一个很大的缺点,电子束交叉点到荧光屏距离l 的值难以准确确定。
不少实验教材认为l 的起点大致在偏转电极的中部,笔者认为这是错误的。
(1)由于电聚焦,在阳极与聚焦极组成的 静电透镜 前只有一个电子束交叉点(物点),它应在栅极顶端小孔附近处; 静电透镜 后也只有一个电子束交叉点(象点),它应在荧光屏上,如图1所示。
由于在偏转板以后没有 静电透镜 ,如果该 静电透镜 在偏转板处形成电子束交叉,必然会在荧光屏上出现一个很大的电子束散斑,如图2。
这就表明没有达到电聚焦的目的。
(2)对于某一次磁聚焦,电子束在进入偏转电极之前已经旋转。
电子束从栅极小孔出射后,在进入加束电场与聚焦电场的同时,也进入了螺线管内的匀强磁场。
具有某一横向速度v 1的电子就作旋转半径R 与螺距都变化的螺旋运动。
由于电聚焦的作用,横向速度变小,将使旋转半径R 变小。
电子束实验仪测荷质比及其测量结果的不确定度评定
电子束实验仪测荷质比及其测量结果的不确定度评定篇一：电子束试验仪(1)实验名称：电子束测量地磁场强度和电子荷质比测量摘要利用电子束实验仪测量地磁场强度的水平分量和电子的荷质比，以及对测量数据的处理与分析。
最后讨论在实验中可能存在的对结果产生影响的因素。
关键词磁场强度荷质比加速电压真空中的介电常数学术名词: 磁场强度荷质比加速电压真空中的介电常数实验原理（一）测地磁场强度水平分量原理当电子管中的偏转电压为零时，电子将在加速电压加速后打在荧光屏中心上。
当改变加速电压但是不存在偏转电压时，电子打在荧光屏上的位置发生改变。
研究发现次现象是由地磁场引起的。
因此可利用次现象测量地磁场的强度。
电子束从电子枪中发射出来时，速度v可有1mv2?eu2求的（其中u?是加速电压） 2由于电子所受的重力远小于洛伦磁力，忽略重力因素，由于在洛伦磁力作用下做圆弧运动，有式子 R=m v/e B 可求得圆弧的半径。
电子在磁场中沿弧线大到荧光屏上一点，这一点相对于没有偏转的电子束的位置移动了距离D,有式子 D=R-Rcos?=R(1-cos?)= 因为偏转角?很小，上式可写成 sin，cos?=1-mv（1-cos?）（2）eB?22带入（2）式中得LLeBmv?2mvsin2?= D?又有sin所以的求得距离DRmv2eB2eB即2（3）。
其中L是加速极到荧光屏的距离。
调节加速电压和聚焦电压，在屏幕上得到一亮点，将X,Y偏转电压调为0，将光调到水平轴上，保持u?不变，原地转动仪器，当地磁场的水平分量与电子束垂直是，光电的偏转量最大。
记录光点的最高和最低的两个偏移量D?,D?取 D=D1?D2作为加速电压u?时的偏转量，带人（3）式中可得地磁场的水平分量B. 2（二）电子的荷质比测量原理B .当速度v的方向与B 有夹角当电子速度为v时，进入磁场时收到的磁力为 f?ev×时可将v分成与B平行的v?，与B垂直的v?。
此时电子收到的磁场力为f?ev2B.在此力的作用下电子将做圆周运动，有圆周运动规律2v22?R2?mev2B?m 得电子圆周运动的周期为T? ?Rv2eB.可得当B一定的时，T是定值。
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用磁聚焦法测量电子荷质比的误差分析
由于电子的质量非常小，用直接测量的方法很难将其测量准确。
然而电子的电量是已知的，只要用实验的方法测量出电子电量与电子质量的比值(荷质比)，电子的质量就可以确定了。
荷质比是电子的最基本属性，是电子的一个重要参数，在近代物理学发展中具有重大意义[1]。
磁聚焦法是测定电子荷质比的有效方法，而该方法会产生一定的误差，笔者通过物理实验，对测量的核质比进行了误差分析。
一、实验基本原理
该实验使用SJ-SS-II型电子束实验仪。
实验仪的核心是一只示波管，它安装在一个长直螺线管中。
螺线管通电时可以产生一个均匀的轴向磁场，并与电子束平行。
而在长直螺线管外靠近示波管的偏转电极附近，还安装了一对亥姆霍兹线圈。
通电时产生一个均匀的且与电子束垂直的磁场，可使电子束产生磁偏转。
在示波管的阴极与阳极之间，加有直流高压。
1.电子速度垂直于磁场
设电子e在均匀磁场中以匀速v运动，且运动方向垂直于磁场B时，在洛仑兹力作用下，做圆周运动，可得式(1)(2)，其中R为圆周半径。
如果条件不变，电子将周而复始地做圆周运动。
可得出电子的圆周运动周期T：
由式(3)可知，周期T只与磁场B有关，而与速度v无关。
这个结论说明：当若干个电子在均匀磁场中以不同的速度同时从某处出发时，只要这些速度(大小不等)都垂直于磁场B，那么在经历了不同的圆周运动后，仍会同时在原出发地相聚。
只是速度大的电子圆周运动的半径R大，速度小的电子圆周运动半径小[2]。
2.电子速度与磁场成任一角度
如果电子速度分量大小相等，则其运动的螺距l就相同[3]。
这个重要结论说明，如果在一个均匀磁场中有一个电子源源源不断地向外提供电子，那么不论这些电子具有怎样的初始速度方向，它们都沿着磁场方向作不同的螺旋运动，而只要保持它们磁场方向的速度分量相等，它们就具有相同的螺距。
这就是说，在沿磁场方向与电子源相距l处，电子要聚焦在一起，这就是电子在均匀磁场中的旋进聚焦现象。
当v与B平行时，磁场对电子的运动和聚焦均不产生影响。
3.利用示波管的电子束磁聚焦测定电子的荷质比e/m
当示波管的轴线方向沿均匀磁场B的方向放置(如图1所示)时，在阴极K和阳极A1之间加以电压(加速电压)，使阴极发射的电子加速。
设阴极热电子脱离阴极K后沿磁场方向的初速度为零。
经阴极K与阳极A1之间的电场加速后，速度为，这时电子动能增加为。
由能量守恒定律可知，电子动能的增加应等于电场力对它所做的功(第一阳极A1与第二阳极A2连接在一起)。
则有：即：(4)
图1 示波管结构
只要加速电压V2确定，电子沿磁场方向的速度分量也是确定的。
而且电子经过第一阳极A1后，由于第二阳极和两对偏转板(X轴和Y轴偏转板)与A1
同电位，电子在第二阳极A2至荧光屏之间将不再受电场力的作用，电子的将不再改变。
将式(4)进行变形，则
由式(5)可知是B和V2的函数。
调节V2和B的大小，可以使电子束在磁场的方向上任意位置聚焦。
当等于示波管的阳极和荧光屏之间的距离d时，可以在荧光屏上看到一个小亮点(电子已聚焦)。
当B值增大至2倍或3倍时，会使或，相应地在荧光屏上看到第二、第三次聚焦。
当不等于这些值时，只能看到较大的不等的光斑而不会聚焦。
将式(5)变换成式(6)，令=d：
将V2及B值代入上式，可得电子的荷质比。
对于SJ-SS-II型电子束实验仪来说，B是螺线管中磁场的平均值，与电流I的关系可表示为：
B=KI
(7)
K为每台仪器的常数，由仪器出厂时给定。
对于SJ-SS-II型电子束实验仪来说，B可取螺线管中部的磁场值，如式(8)：
式中，N为线圈匝数，L为螺线管线圈长度，n=N/L为单位长度的匝数。
=L/2，r=D/2为螺线管的半径。
为此，式(8)可改写为式(9)：
代入式(6)，得
其中d是示波管的阳极到荧光屏之间的距离。
对于不同的仪器，这些参数在出厂时是略有差别的。
二、物理实验
1.实验步骤阅读仪器的使用说明，按正向聚焦接线图插入导连线。
将仪器面板“功能选择”开关旋至“磁聚”处，此时仪器处于磁聚焦工作状态。
接通总电源，预热数分钟，V2分别取800 V，1 000 V，1 200 V，调节励磁电流，使光斑聚焦，记下三次聚焦时的励磁电流读数。
关闭总电源约数分钟，改为反向聚焦接线，重复步骤(3)。
2.记录数据和处理结果(见表1和表2)
表1 测得的励磁电流的值以及平均值
3.误差分析由螺距引起的误差。
从小到大调节螺线管内的电流I，使得电子束在荧光屏上出现“第一次聚焦”时，是利用进行计算的，是B和V2的函数，而实验中使用的螺线管的长度是有限的，螺线管内磁场分布是不均匀的，计算中B 是螺线管中磁场的平均值。
另外，阴极电子相互之间存在斥力，造成电子束的扩张，这也使得在实际聚焦时B的值产生偏差，所以螺距的值是不精确的。
地磁场对实验结果也会产生一些影响。
在该实验中近似地认为螺线管中的磁场是均匀的、水平的，螺线管内部磁场B的公式为：，由实验中
电流I的取值范围在0.185～0.227 A，取I=0.2 A来估算B的大小，得：
而地磁场的数量级为10-5 T，所以，地磁场对本实验结果也存在微小的影响。
三、结束语
利用磁聚焦法测量电子荷质比的实验中，从实验结果来看，磁聚焦法测量电子荷质比的误差相对较小。
在磁聚焦法测量电子荷质比的实验中，误差主要是在中间的公式推导中所做的近似产生的，另外，地磁场也对荷质比产生轻微的影响。
通过实验以及对结果的误差分析可知，利用磁聚焦法测量电子荷质比的方法误差相对较小，能够得到比较理想的结果。
参考文献
[1] 王光辉,徐世昌,马仁,张铁军.利用磁聚焦法测量电子比荷的误差分析[J].大学物理,2005,24(3):54-55.
[2] 何捷,陈继康,金昌祚.基础物理实验[M].南京:南京师范大学出版社,2003.
[3] 熊永红.大学物理实验[Ｍ].武汉:华中科技大学出版社,2004.。