1、大学物理实验报告实验名称 磁聚焦法测电子荷质比实验日期 2010-04-24 实验人员 袁淳(200902120406) 大学物理实验报告磁聚焦法测电子荷质比第 1 页 共 2 页【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。3. 通过本实验加深对洛伦兹力的认识。【实验仪器】FB710 电子荷质比测定仪。 【实验原理】当螺线管通有直流电时，螺线管内产生磁场，其磁感应强度 B 的方向，沿着螺线管的方向。电子在磁场中运动，其运动方向如果同磁场方向平行，则电子不受任何影响；如果电子运动力向与磁场方向垂直，则电子要受到洛伦兹力的作用，所受洛伦兹力为： 将运动
2、速度分解成与磁感应强度平行的速度 和与磁感应强度垂直的速度 。 不受洛伦兹力的影响，继/vv/续沿轴线做匀速直线运动。 在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其方程为：v则 由阴极发射的电子，在加速电压 U 的作用下获得了动能，根据动能定理，则保持加速电压 U 不变，通过改变偏转电流 I，产生不同大小磁场，保证电子束与磁场严格垂直，进而测量电子束的圆轨迹半径 r，就能测量电子的 值。me螺线管中磁感应强度的计算公式以 表示，式中 =4 10-7H/m。N 是螺线管的总RNIB023)54(0匝数=130 匝； R 为螺线管的平均半径=158mm。得到最终式：kgCrIUNIrUme /10639.
3、3215 2220 测出与 U 与 I 相应的电子束半径 r，即可求得电子的荷质比。【实验步骤】2)(rBemv21eBFrmveBF2r大学物理实验报告磁聚焦法测电子荷质比第 2 页 共 2 页1. 接通电子荷质比测定仪的电源，使加速电压定于 120V，至能观察到翠绿色的电子束后，降至 100V；2. 改变偏转电流使电子束形成封闭的圆，缓慢调节聚焦电压使电子束明亮，缓慢改变电流观察电子束大小和偏转的变化；3. 调节电压和电流，产生一个明亮的电子圆环；4. 调节仪器后线圈的反光镜的位置以方便观察；5. 移动滑动标尺，使黑白分界的中心刻度线对准电子枪口与反射镜中的像，采用三点一直线的方法分别测出
4、电子圆左右端点 S0和 S1,并记录下对应的电压值 U 和 电流值 I。6. 根据 得到电子圆的半径，代入最终式求出 ；2r me7. 改变 U、 I 得到多组结果，求出平均值，与标准值进行比较，求出相对误差 E【实验数据】 标准值 =1.758819621011 (C/kg)e标尺读数电压U(V)电流I(A) S0(mm) S1(mm)电子束半径 r(mm) (mm)r荷质比 m(1011 C/kg)荷质比 e/(1011 C/kg)相对误差 E1 60.0 121.0 30.52 61.0 119.0 29.03110 1.6061.0 121.0 30.029.83 1.7644 73.
5、0 120.0 23.55 76.0 118.0 21.06105 2.0072.0 120.0 24.022.83 1.8407 66.0 121.0 27.58 66.0 116.0 25.09102 1.7065.0 121.0 28.026.83 1.79110 60.0 120.0 30.011 59.0 118.0 29.512100 1.5059.0 120.0 30.530.00 1.8051.800 2.346%【数据处理过程】1. 根据 计算出 ，得到每个 U 和 I 对应的012Srrr2. 根据 计算出每个 ，得到 =1.8001011 (C/kg)2126539. Irmemee/3. 将得到的 与标准值进行比较，得到相对误差 E= =2.346%/ %| e【误差分析】1. 电子束与磁场没有严格垂直导致误差；2. 电子束具有一定宽度，导致测量误差；3. 测量者利用点一线法测半径时没有完全对齐导致随机误差；大学物理实验报告磁聚焦法测电子荷质比第 3 页 共 2 页4. 实验仪器精确度不够导致测量误差；5. 实验理论的不完善(如没有考虑电子的相对论效应 )导致误差。
