电子荷质比测定
更新时间:2024-03-12 17:33:01 阅读量: 综合文库 文档下载
实验报告
【实验名称】:电子荷质比测定 【实验目的】:
1、了解利用电子在磁场中偏转的方法来测定电子荷质比。 2、通过实验加深对洛伦兹力的认识。 【实验仪器】:
FB710型电子荷质比测定仪 【实验原理】:
当一个电荷以速度v垂直进入磁场时,电子要受到洛伦兹力的作用,它的大小可由公式
f=ev*B (1)
所决定,由于力的方向是垂直于速度的方向,则电子的运动的轨迹是一个圆,力的方向指向圆心,完全符合圆周运动的规律,所以作用力与速度的关系为
f=mv^2/r (2) 其中r时电子运动圆周的半径,由于洛伦兹力就是使电子做圆周运动的向心力,因此 evB=mv^2/r (3) 由公式转换可得
e/m=v/rB (4)
实验装置是用一电子枪,在加速电压U的驱使下,射出电子流,因此eU全部转变成电子的输出动能,因此又有
eU=mv^2/2 (5) 由公式(4)、(5)可得
e/m=2U/(r*B)^2 (6)
实验中可采取固定加速电压U,通过改变偏转点了,产生不同的磁场,进而测量出电子束的圆轨迹半径,就能测定电荷的荷质比。 亥姆赫兹线圈产生磁场的原理,
B=K*I (7) 其中K为磁电变换系数,可表达为
K=μ0(4/5)∧(3/2)*N/R (8)
其中μ0是真空导磁率,等于4T*m/A或H/m,R为亥姆赫兹线圈的平均半径,N为单个线圈的匝数,其他参数
R=158mm,N=130匝,因此公式(6)可以改写为
e/m=[125/32]R∧2U/μ0∧2N∧2I∧2r∧2=2.474×10∧12 R∧2U/N∧2I∧2r∧2(C/kg) (9)
【实验内容】:
1、正确完成仪器的连接。
2、开启电源,使加速电压文档于120V。
3、调节偏转电流,使电子束的运行轨迹形成封闭的圆,细心调节聚焦电压,使电子束明亮,缓缓改变亥姆兹线圈中的电流,观察电子束大小、偏转的变化。 4、测量步骤:
(1)调节仪器后线圈上的反射镜的位置,以方便观察。
(2)移动测量机构上的滑动标尺,用黑白分界的中心刻度线,对准电子枪口与反射镜中的像,采用三点一线的方法测出电子圆的右端点,从游标上读出刻度数,并记录。
(3)再次移动滑动标尺到电子圆的左端点,采用同样的方法读出刻度数,并记录,同时记录对应的电流值。
(4)用公式r=(S1-S0)/2求出电子圆的半径 (5)记录实验环境条件,整理好实验仪器。 【数据处理】 测量值
【误差分析】 1、系统误差
(1) 实验理论和实验方法不完善带来的误差,例如理论公式的近似性或实验条
件达不到理论要求。
(2) 实验仪器不准确或使用不当造成的误差,例如,仪器本身存在某些缺陷,
或没有在规定条件下使用仪器。
(3) 环境条件有规律地变化所引起的误差,例如,温度、气流、电压的变化对
测量结果带来一定影响。
(4) 实验者的某些不足也会产生系统误差,例如,由于生理或心理的特点,有
人估计读书时总是偏大或偏小。 2、随机误差
(1) 实验周围环境或操作条件的微笑波动。 (2) 观测者本人在判断和估计读数上的变动性。 (3) 测量仪器指示数值的变动性。
r 78.11 78.27 63.85 98.98 83.25 U 112 121 127 117 102 I 1.26 1.35 1.59 1.01 1.07
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