塞曼效应测量电子荷质比的方法

2013/5/18南华大学核科学技术学院毕业设计（论文）

毕业设计(论文)

题 目 塞曼效应测量电子荷质比 学院名称 核科学技术学院 指导教师 谢安平 职 称 副教授 班 级 核技065 学 号 20064530511 学生姓名 韩楷

2010年5月29日

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2013/5/18南华大学核科学技术学院毕业设计（论文）

南 华 大 学

毕业设计（论文）任务书

学 院：核科学技术学院

题 目：塞曼效应测量电子荷质比

起 止 时 间： 2009.12至 2010.5

学 生 姓 名： 韩楷

专 业 班 级： 核技065 指 导 教 师： 谢安平 教研室主任： 院 长：

《大学物理实验II》实验指导

实验6. 电子荷质比测量

带电粒子的电量与质量的比值--荷质比(又称：比荷)，是带电微观粒子的基本参量之一。荷质比的测定在近代物理学的发展中具有重大的意义，是研究物质结构的基础。1897年，J.J.汤姆逊正是在对“阴极射线”粒子荷质比的测定中，首先发现电子的。测定荷质比的方法很多，汤姆逊所用的是磁偏转法，而本实验采用磁聚焦法。

一．实验目的

1. 了解示波管的基本构造和工作原理。 2. 理解示波管中电子束电聚焦的基本原理。

3. 掌握利用作图法求电磁偏转灵敏度的数据处理方法。 二．实验原理

1. 示波管的基本结构

示波管又叫阴极射线管，以8SJ31J为例，它的构造如图6.1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，中间为偏转系统，后端为电子枪。

图6.1 示波管结构示意图

（1）电子枪

电子枪的作用是发射电子，并把它们加速到一定速度聚成一细束。电子枪由灯丝、阴极K、控制栅极G、第一阳极Al、第二阳极A2等同轴金属圆筒和膜片组成。灯丝通电后加热阴极K，使阴极K发射电子。控制栅极G的电位比阴极低，对阴极发出的电子起排斥作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极的小孔并射向荧光屏，而初速度较小的电子则被电场排斥回阴极。通过调

一、选择题

1、电子荷质比测定有很多方法，本次实验用到的方法是 （ ）

A.磁聚焦法 B.滤速器法 C.磁控管法 D.汤姆逊法

2、电子荷质比测定实验中，需要测量的物理量有（ ）

A. 加速电压U、偏转电流I和电子束圆轨迹半径r B. 加速电压U、亥姆赫兹线圈半径R C. 偏转电流I 、亥姆赫兹线圈半径R D. 线圈的匝数N和电子束圆轨迹半径r

3、电子枪在加速电压的激发下，射出电子束，进入威尔尼氏管，当电子束与磁场不完全垂直时，电子束将（ ）

A. 成直线轨迹射出 B. 形成圆形轨迹

C.作螺旋线状态运动 D. 呈散射状无规律射出

4、当缓缓增大亥姆赫兹线圈中的偏转电流I，电子束运行轨迹形成封闭圆的大小变化为（ ） A 变大 B 变小 C不变 D 无规律变化

5、电子荷质比测定实验中，下列因素中是引起电子束散焦的原因的为（ ） A 加速电压太高或偏转电流太大 B加速电压太低或偏转电流太小 C 电子流与磁场未严格保持垂直 D 电子束亮度不够 二、填空题

1、电子荷质比测量电子束圆轨道半径时，应仔细按 法进行。

2、电子荷质比实

一、选择题

1、电子荷质比测定有很多方法，本次实验用到的方法是 （ ）

A.磁聚焦法 B.滤速器法 C.磁控管法 D.汤姆逊法

2、电子荷质比测定实验中，需要测量的物理量有（ ）

A. 加速电压U、偏转电流I和电子束圆轨迹半径r B. 加速电压U、亥姆赫兹线圈半径R C. 偏转电流I 、亥姆赫兹线圈半径R D. 线圈的匝数N和电子束圆轨迹半径r

3、电子枪在加速电压的激发下，射出电子束，进入威尔尼氏管，当电子束与磁场不完全垂直时，电子束将（ ）

A. 成直线轨迹射出 B. 形成圆形轨迹

C.作螺旋线状态运动 D. 呈散射状无规律射出

4、当缓缓增大亥姆赫兹线圈中的偏转电流I，电子束运行轨迹形成封闭圆的大小变化为（ ） A 变大 B 变小 C不变 D 无规律变化

5、电子荷质比测定实验中，下列因素中是引起电子束散焦的原因的为（ ） A 加速电压太高或偏转电流太大 B加速电压太低或偏转电流太小 C 电子流与磁场未严格保持垂直 D 电子束亮度不够 二、填空题

1、电子荷质比测量电子束圆轨道半径时，应仔细按 法进行。

2、电子荷质比实

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

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

电子荷质比实验报告

篇一：电子荷质比的测量 编号 学士学位论文 电子荷质比的测量

学生姓名：麦麦提江.吾吉麦 学 号： 系 部： 物理系 专 业： 物理学 年 级： 07-1班 指导教师： 依明江 完成日期： 年月日 中文摘要

电子荷质比的测量方法很多,主要用近代物理实验来测定,例如,有磁控管法、

汤姆逊法、 塞曼效应法、密立根油滴实验法及磁聚焦法等,各有特点准确度也不一样。

这文章中利用普通物理实验来进行测量，根据电荷在磁场中的运动特点，

利用电子束实验仪进行电子荷质比测定实验，分析了电子束的磁聚焦原理，通过对同一实验多组实验数据的分析处理，最后分析了产

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生实验误差的主要原因。

关键词：磁聚焦；电子荷质比；螺旋运动 ；亮线段； 误差； 1

中

文

摘

要 ................................................................................................

大学物理实验

仿真实验二 磁控管法测电子荷质比

大学物理实验

一、实验目的 研究电子在径向电子场和轴向磁场作 用下的运动。 用磁控管法测电子的荷质比

大学物理实验

二、实验原理真空二极管(磁控 管):装在长螺线管 (通电流)中； 阴极(钨灯丝): 发射电子 阳极：圆筒

加直流电压(阳极电压)轴向磁场B 轴对称的径向电场E

+

两复合场 电子作曲线运动：从阴极到阳极

大学物理实验

磁控条件e

电子运动与圆筒阳极相切时，电子返回 不能到达阳极，此时(B=临界磁场Bc), 阳极电流会急剧下降。阳极电流刚好截止 (=0)时满足的条件为磁控条件。

大学物理实验

阳极电压(板压)V=?易求，可控制 b为二极管圆筒阳极半径

关键求临界磁场Bc=?Bc是否可以转换为临界励磁电流呢？

可得

大学物理实验

通过磁场与电流的关系得到：

常数

阳极电压

Ic为阳极电流刚好 截止(=0)时的励 磁电流，叫临界励 磁电流。(记 住！!)

大学物理实验

怎么求临界励磁电流？思考此图什么意义？ 出现情况： 1、阳极电流突变为0; 2、阳极电流渐变为0(阳 极装配误差)

问：我们要图中哪个值？ IC 或Ib?

大学物理实验

三、实验步骤 测不同阳极电压(板压)下的临界励 磁电流 具体见讲义，让同学讲解

大学物理实验

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY

物理实验报告

实 验 题 目： 电子束的电偏转与电子荷质比的测定

姓 名： 张志林

物理实验教学中心

实 验 报 告

一、实验题目：电子束的电偏转与电子荷质比的测定 二、实验目的：

1.了解示波管的基本结构和电聚焦的原理；

2.测量示波管的电偏转灵敏度；

3.了解电子束纵向磁聚焦的基本原理；

4.观察磁聚焦现象，学习用磁聚焦法测定电子比荷e/m。 三、实验仪器：

电子束实验仪、直流安培表、直流稳压电源、三用表三块。 四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）： 1.示波管的基本结构和静电聚焦原理

示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成，如图12-1所示。其中电子枪是示波管的核心部件。

示波管的基本结构图

H，H′—钨丝加热电极；FA—聚焦电极；K—阴极；A—第二加速

2

阳极；G—控制栅极；XX—水平偏转板；A—第一加速阳极；

121YY—垂直偏转板

12- 1 -

电子枪由阴极K、栅极G、第一加速阳极A、聚焦阳极FA和

1第二加速阳极A等同轴金属圆筒（筒内膜片的中心的限制小孔）组

2成。当加热电流从H，H′通过钨丝，

塞曼效应实验

一、实验目的

1.学习观测塞曼效应的实验方法； 2.学习光路的调节和F-P标准具的使用；

3.观察原子在磁场中能级的分裂和测量电子荷质比e/m。

二、实验仪器

1．实验装置

图一是塞曼效应实验装置简化图，整个装置放在1.2m的光具座上。分项说明如下：

图一 塞曼效应实验装置图

N和S为电磁铁，220V交流电通过自耦变压器接硒整流器，其直流输出供给电磁铁作励磁电流，自耦变压器调节和控制励磁电流的大小。

O为水银辉光放电管，本实验用作光源。通过另一自耦变压器将电压升至10000V左右点燃放电管。

L1为聚光镜，使通过标准具的光增强。

P为偏振片，在垂直于磁场方向观察时用以鉴别π成分和σ成分。

F为干涉滤色片。作用是只允许谱线546.1nm通过，滤掉Hg原子发出的其他谱线。 F-P为法布里-珀罗标准具。本实验中的标准具的间距为2.000mm。 M为读数显微镜。调焦于干涉花样后即可对干涉条纹进行观测。

T为摄像头。与微机相连，可拍摄读数显微镜内的干涉条纹，并通过微机进行数据处理。 2．F-P标准具的原理及性能参数

F-P标准具由两块平行玻璃板和夹在中间的一个间隔圈