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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(6)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：F = evB将运动速度分解成与磁感应强度平行的速度v/和与磁感应强度垂直的速度V上。v/不受洛伦兹力的影响，继续
2、vF = evB = mV r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：m rB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，1. TTm2 eu2e _ 2U m (rB )2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，就能测量电子的勺秫值。B - (4)3 W卅螺线管中磁感应强度的计算公式以5 R 表示，式中H 0=4兀X10-7VmN是螺线管的总匝数=130匝；R为螺线管的平均半径=158mm。得到最终式：e (125) UR 2。1 八 U八)一 32 七 = 3.65399
3、 x IO12 - VC /kg )0 r- 一一、一.，一，测出与U与I相应的电子束半径，即可求得电子的荷质比。【实验步骤】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 电子圆左右端点和S，并记录下对应的电压值U和电流值I。6. 根据丫 =
4、 2(S 1 S。)得到电子圆的半径，代入最终式求出em ；7. 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em =1.75881962X10 11 (C/kg)电压U(V)电流I(A)标尺读数电子束半 径 r (mm)r (mm)荷质比em(1011 C/kg)荷质比e/m(1011 C/kg)相对误 差ES0 (mm)S (mm)11101.6060.0121.030.529.831.7641.8002.346%261.0119.029.0361.0121.030.041052.0073.0120.023.522.831.840576.0118.
5、021.0672.0120.024.071021.7066.0121.027.526.831.791866.0116.025.0965.0121.028.0101001.5060.0120.030.030.001.8051159.0118.029.51259.0120.030.5【数据处理过程】1. 根据r =万(S1 s 0)计算出r ，得到每个u和I对应的rU 22. 根据 em = 3.65399 x1012 - _2 计算出每个em，得到 e/m=1.800X1011 (c/kg)3. 将得到的e / m与标准值进行比较，得到相对误差= X 1% =2.346%【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；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。
