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水平偏转极板：X1和X2为处于示波管中一前一后的两块金属板， 在极板上施加适当电压后构成水平方向的横向电场。 垂直偏转极板：Y1和Y2为处于示波管中一上一下的两块金属板， 在极板上施加适当电压后构成垂直方向的横向电场。 示波管第二阳极（第二阳极圆筒的中点）到荧光屏的距离：典型 值为180mm
四、实验调节方法
一 实验目的
利用纵向磁场聚焦法测定电子荷质比e/m，了解和 掌握利用磁控条件测量电子荷质比的原理及方法。
二 实验原理/2.1电子束在磁场中的偏转
运动的电子在磁场中要受到洛仑兹力的作用，所受力为：
f qv B
洛仑兹力的方向始终与电子运动的方向垂直，对电子不作 功，但会改变电子的运动方向。为简单起见，设磁场是均 匀的，磁感应强度为B，电子的速度v与磁场B垂直，电子 在洛仑兹力的作用下作圆周运动，洛仑兹力就是向心力：
1、实验过程中有时会出现找不到光点（光斑）的情况，分析 可能的原因和解决的办法。
2 2 2
测量公式
（1） 0 4 107 N A2 （2）励磁线圈长度（不包括前后挡板厚度）L=215mm。 （3）h=d=180mm。 （4）励磁线圈骨架外直径：D =96mm。
(5)总匝数 标在线圈上
三、实验仪器
示波管各电极结构
灯丝F：加热阴极，加6.3V电压。 阴极K：被加热后能向外发射自由电子，也称发射极。 栅极G：施加适当电压（通常加负压）可控制电子束电流强度， 也称控制栅，栅负压通常在-70～-10V之间。 第二阳极A2：施加纵向高压电场，使加速电子向荧光屏运动，也 称加速极，加速电压通常为1000V以上。 第一阳极A1：为一圆盘结构，介于第二阳极的圆筒和圆盘之间， 施加适当电压能使电子束恰好在荧光屏上聚焦，因此也称聚焦极， 通常加数百伏正向电压。
2 、在作磁聚焦及电子荷质比e/m的测定实验时，时间不宜太 长，控制在3分钟内，应避免长时间施加励磁电流，当励磁电 流较大时，及时记录聚焦电流值，记录完一组数据后，及时将 励磁电流调到0，实验结束后及时关闭励磁电流开关，以免励 磁线圈过热而烧坏。 3．示波管辉度调节适中，以免影响荧光屏的使用寿命。
五、思考题
e
m

8 VA 2 h B
2 2
L 8 VA 2 其中： B 0 n0 I 2 2 L2 D2 m h B
e
2
N nL
μ0：真空磁导率，n0：励磁线圈匝密度，N：励磁线圈总匝数，I 为励磁电流， D为励磁线圈平均直径，L为励磁线圈长度
e 8 VA （ 2 L D） 2 2 2 2 m 0 h N I
四、实验调节方法
在实验内容与步骤1-（9）中，记录电子束前三次聚焦时 对应的励磁电流值I1、I2、I3。 （4）改变加速电压VA2，使加速电压VA2为1000V、 1100V、1200V，重复实验内容与步骤（2）、（3）。
五 使用注意事项
1．本实验仪内示波管电源电路存在高压，励磁电路存在直流 大电流，在安装示波管和实验接线时应在关闭实验仪电源情况 下进行。在实验仪通电后，切勿触及示波管座、亥姆霍兹线圈 的金属部分，以免电击危险。
mv 2 qvB R
mv 电子回旋半径为： R eB 2 R T 电子回旋周期为： eB
电子的回旋周期和磁感应强度大小、荷质比有关，和速度无关
电子离开磁场区域后不再受力的作用作直线运动。由图可知： l leB tan 2 R mv
s L tan

2
L
百度文库
leB mv
设电子进入磁场前加速电压为VA2， 电子从加速极射出的速度：
2 m eB
螺距为： h v T
加速电压VA2较大，有几千伏，所以 v相对来说很小，
v v
2eVA 2 m
h v T
2eVA 2 2 m m

eB
所以在B一定的时，各电子的回旋半径不一样，但是它们的 螺距和回旋周期也相等，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
2eVA2 1 2 mv eVA2 v 2 m B 0 nI
s 0 nIlL
e 2mVA2
位移s与励磁电流I成正比，而与加速电压的平方根成反比
二 实验原理/2.2荷质比的测量
当电子速度v与磁场B有一定夹角进入磁场后，将作螺旋运动 回旋半径为：
R mv eB
回旋周期：
T
J〃J〃汤姆逊于1906年获诺贝尔奖。
J· J· 汤姆逊 (Jospeh John Thomson，1856～1940)
J.J. 汤 姆 逊 像
英国物理学家，曾任剑桥 大学卡文迪什实验室主任，培 养的学生有卢瑟福、玻尔、威 尔逊等多人，他们都先后荣获 了诺贝尔奖。 G.P.汤姆逊 （George Paget Thomson ， 1892-1975 ）， J.J. 汤姆孙之子，因通过实验发现 受电子照射的晶体中的干涉现 象，1937年获得物理学奖。
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历史回眸
荷质比（e/m）：带电体的电荷量和质量的比值，叫做荷质 比， 又称“比荷”，电子的基本常数之一。
1897年J.J.汤姆孙通过电磁偏转的方法测量了阴极射线粒 子的荷质比，它比电解中的单价氢离子的荷质比约大2000倍， 从而发现了比氢原子更小的组成原子的物质单元，定名为电子。 精确测量电子荷质比的值为1.75881962×1011库仑/千克， 约等于1.76×1011C/kg，根据测定电子的电荷，可确定电子 的质量。
h
2eVA 2 2 m m
8 VA2 m eB B 2e
h是B和VA2的函数，调节B和VA2，可以使电子束在磁场方向 上的任意位置聚焦。当螺距h刚好等于示波管的第二阳极到荧 光屏之间的距离d时，可以看到电子束在荧光屏上聚成一小亮 点(电子束已聚焦)，当B值增加到2~6倍时，会使h=1/2d、 h=1/3d、h=1/4d、h=1/5d或h=1/6d，相应地可在荧光屏上看到 第二次聚焦、第三次聚焦、第四次聚焦、第五次聚焦、第六次 聚焦。当h不等于这些值时, 只能看到圆圈的光斑，电子束不 会聚焦。可以得出： 2