1、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
2、差；1中文 . 1引言 . 31. 电子荷质比测量的简要历程 . 32. 电子在磁场中的运动 . 42.1电荷在磁场中的运动特点.42.2电子束的磁聚焦原理 . 42.2.1电子荷质比的测量. 62.2.2决定荧光屏上亮线段的因素 . 63.实验结果 . 83.1.产生实验误差的主要原因分析 . 103.1.1地磁分量对实验结果的影响 . 113.1.2光点判断不准对实验结果的影响 . 113.1.3示波管真空度的影响 . 11结论 . 12参考文献 . 13致谢 . 142引言（e/m）电子的电量与质量之比 称为电子荷质比。它是描述电子性质的重要物理量。测定电子荷质比有多种方法。如磁控管法、
3、 汤姆逊法、 塞曼效应法、密立根油滴实验法及磁聚焦法等。也可以用普通物理实验中的磁聚焦法。 为了更好地理解实验,下面进一步了解释实验中出现的现象。为此, 本研究运用经典电磁学和牛顿力学理论，加速电压不很高条件下，忽略其量子效应, 把电子当作经典粒子， 推导出电子荷质比的测量与计算公式,测量出了电子荷质比。1电子荷质比测量的简要历程自从1897年通过测定电子的荷质比发现电子以来,物理学家们就一直在追寻电子电量与荷质比的精确测量,因为它们是最重要的根本物理常数之一.物理常数可分为物质常数与根本物理常数两大类,物质常数是与物质性质有关的一类常数,如沸点T、比热C、电阻率、折射率n等;而根本物理常数那
4、么与物质性质无关的、普适的一类常数,如真空中的光速c、根本电荷e、普朗克常数h、精细结构常数a等.根本物理常数在物理学中起着十分重要的作用,其中最具有重要意义和深刻含义的6个常数是万有引力常数G、真空中的光速c、普朗克常数h、电子荷质比e/me、根本电荷e和阿伏加德罗常数N0其中G、h、c是对物理根本理论起着十分重要作用的常数；e/me和e那么标志着物质单元的根本特征.电子荷质比测量的主要方法与原理大致为3种,即偏转法、光谱分析法与核磁共振法,测量精度的提高集中反映了当代科学技术水平的进步.物理根本常数的测定在近代物理实验中是重要内容之一,它是培养提高学生综合运用根本物理知识和创新能力十分重要
5、的教学内容.在近代物理实验的教学研究中,我们本着不追求测量的精度,只注重培养学生综合运用根本物理知识和创新能力的提高。 32.电子在磁场中的运动2.1电子在磁场中的运动特点电荷在磁场中运动时受到磁场力的作用 即洛仑兹力 ，其表达式为:FqvB（1）式中: q为运动电荷的电量; v 为电荷运动的速度; B为电荷所在处的磁感应强度F 的大小由fqvBsin(是 与 之间的夹角) 决定, 方向由vB 来决定由于洛仑兹力在电荷运动方向上的分量永远为零, 因此不做功, 不能改变运动电荷速度的大小。如果运动电荷的速度方向与磁场方向垂直, 那么运动电荷在磁场中做匀速圆周运动, 如果运动电荷的速度方向与磁场方
6、向成一定夹角, 那么运动电荷在磁场中将做螺旋运动.2.2. 电子束的磁聚焦原理在示波管外的磁聚焦螺线管线圈上加上电压, 通以励磁电流I, 那么在螺线管线圈轴线方向( 图1中的Z轴方向) 产生均匀磁场B, 电子束进入示波管中第一阳极后, 即在均匀磁场中运动设电子以速度v与B成角度 进入均匀磁场中, 可将速度v 分解为与磁场方向垂直和平行的两局部， 垂直分量为vvsin使电子产生垂直z轴方向的匀速圆周运动； 而平行分量为vvcos， 使电子产生z轴方向的匀速直线运动两种运动的合成, 使电子产生（图 2）沿轴方向的螺旋线运动, 其螺距为:2R2mvhvTvveB(2)式中: T为匀速圆周运动的周期,
7、 R为匀速圆周运动的半径, e为电子电量, m为电子质量4篇二：电子荷质比的测定电 子 荷 质 比 的 测 定班级：2023级物理学（国家基地）姓名： 叶君 学号：2023261025 日期：2023-12-21 地点： 理科楼四层机房【实验目的】：1. 研究磁场几乎平行于电子束情况下电子的运动。 2. 用磁聚焦法测定电子荷质比。【实验原理】 1带电粒子在磁场中的运动。 电子速度垂直于磁场：设电子e在均匀磁场中以匀速v运动，且速度方向垂直于B时，那么在洛伦兹力作用下，作圆周运动，这时可变成如下式所示，而有圆周半径R：及（1.1）（1.2）如果条件不变，电子将周而复始地圆周运动。可得出电子的圆周
8、运动周期T为(1.3)由上式可知，周期T只与磁场B有关而与速度V无关。这个结论说明：当假设干个电子在均匀磁场中各以不同速度同时从某处出发时，只要这些速度（大小不等）都是垂直于磁场B，那么经历了不同圆周运动后，仍会同时在原出发地相聚。只是速度大的电子圆周运动半径R大，速度小的电子圆周运动半径小。 当电子与速度v与磁场B成角度时，可将其分解为平行于磁场B的分量和垂直分量,这时电子的实际运动是两种运动的合成：电子以作垂直于磁场B的圆周运动的同时，以作沿磁场 方向的匀速直线运动。这时电子是在一条螺线上运动。可以计算这条螺线的螺距并且由(1.3)可以得出。 （1.4）（1.5）由此可见，只要电子速度分量
9、大小相等，那么其运动的螺距就不相同。这个重要结论说明，如果在一个均匀磁场中有一个电子源源不断地向外界提供电子，那么不管这些电子具有怎样的初始速度方向，他们都沿着磁场方向作不同的螺旋运动，而只要保持它们磁场方向的速度分量相等，它们就具有由式（1.5）决定的相同的螺距。这就是说，在沿磁场方向上与电子源相距处，电子要聚焦在一起，这就是电子在均匀磁场中的旋进聚焦现象。至于V和B平行时，那么磁场对电子的运动和聚焦均不产生影响。（FB=VB=0）。2磁聚焦法测电子的核质比当把示波管的轴线方向沿均匀磁场B的方向放置时，在阴极K和阳极之间加以电压，使阴极发射的电子加速。设阳极热电子之间的脱离阴极K后沿磁场方向
10、的初速度为零。设阴极K与阳极电场加速后，速度为，这时电子的动能增加为，由能量守恒定律可知，电子动能的增加应等于电场力对它所作的功（第一阳极A1和第二阳极A2连接在一起）。那么有即： （1.6）只要加速电压确定，电子沿磁场方向的速度分量是确定的。而且电子经过第一阳极后，由于第二阳极和两对偏转板（X轴和Y轴偏转板）与用电位，因此电子在第二阳极至荧光屏之间将不再受电场力的作用，电子的将不再改变。把式（1.6）代入式（1.5），那么由式（1.7）可知，是B和（1.7） 的函数。调节和B的大小，可以使电子束在磁场的方向上任意位置聚焦。当正好等于示波管的阳极和荧光屏之间的距离d时，可以在荧光屏看到一个小亮
11、点（电子已聚焦）。当B值增大到2倍或3倍时，会使地在荧光屏上看到第二、第三次聚焦。当或，相应不等于这些值时，只能看到较大的不等的光斑而不会聚焦。将式（1.7）变换成式（1.8）：（1.8）将及B之值代入上式，可得电子的荷质比。对于SJ-SS-型电子束实验仪来说，B是螺线管中磁场的平均值，与电流I的关系可表示为：B=KI(1.9) K为每台仪器的常数，由仪器出厂时给定。对于SJ-SS-型电子束实验仪来说，B可取螺线管中部的磁场值，如式（1.10）（1.10）式中。N=线圈匝数，L=螺线管线圈长度。 n=NL为单位长度的匝数。为螺线管的半径。为此，式（1.10）可改写为式（1.11）：（1.11）
12、代入式（1.8），得（1.12）其中d是示波管的阳极到荧光屏之间的距离。对于不同的仪器，这些参数出厂时是略有差异的。 【实验内容】1、实验电路（1）阅读仪器的使用说明。（2）按正向聚焦接线图插入导联线。（3）将仪器面板“功能选择开关旋至“磁聚处，此时仪器处于磁聚焦工作状态。 2、测量（1）接通总电源，预热数分钟，荧光屏上出现亮斑。亮斑辉度不够可调节辉度旋钮或增大V2。（2）接通励磁开关前，先将“励磁电流旋钮（或调 压器旋钮）逆时针方向旋至最小。（3）取V2为800V，调节励磁电流，使光斑聚焦，记下此时仪器 三次聚焦时的励磁电流读数。（4）取V2为1000V、1200V重复步骤（3）。（5）关闭总电源约数分钟，改为反向聚焦接线，重复步骤（3）、（4）。 3、记录
