用电子和场实验仪测定电子的荷质比

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1、15、用电子和场实验仪测定电子的荷质比电子荷质比是描述电子性质的重要物理量。历史上就是首先测出了电子的荷质比，又测定了电子的电荷量，从而得出了电子的质量，证明原子是可以分割的。 一、实验原理 电子在均匀磁场中运动时，受到洛伦兹力的大小为：(1)式中，是电子运动速度的大小，是均匀磁场中磁感应强度的大小。当电子运动方向与磁场方向斜交时，电子做螺旋运动，见图1所示。 图1电子在磁场中的螺旋运动圆轨道的半径为：（2）周期为：（3）螺距为：（4）4一定时，同一时刻电子流中沿螺旋轨道运动的电子，和相同。这说明，从同一点出发的所有电子，经过相同

2、的周期、、…后，都将会聚于距离出发点为、、…处。这就是用纵向磁场使电子束聚焦的原理。将示波管安装在长直螺线管内部，两管中心轴重合。示波管灯丝通电加热后，阴极发射的电子经加在阴阳极之间直流高压的作用，从阳极小孔射出时可获得一个与管轴平行的速度，依功能原理：则电子的轴向速度为：（5）在偏转板上加一交变电压，则电子束在通过该偏转板时获得一个垂直于轴向的速度。所以，通过偏转板的电子，既具有与管轴平行的速度，又具有垂直于管轴的速度，这时若给螺线管通以励磁电流，使其内部产生磁场，则电子将在该磁场作用下作螺旋运动。这里就相当于，相当于。将式（5

3、）代入式（4），可得：（6）螺线管中磁感应强度的计算公式以表示，代入（6）式，得：（7）式中为真空磁导率，、、、的数值由实验室给出。因此测得和后，就可求得电子的荷质比的值。4 二、实验仪器及原理简图长直螺线管，阴极射线示波管，电子荷质比测定仪电源，直流稳压电源，直流电流表0~3A）　　　　　　　　图2实验装置及线路图三、实验内容1．调整螺线管方位与当地地磁倾角相同，管内轴向磁场和地球磁场方向一致。2．高压调至600V，调节辉度和聚焦旋钮，使荧光屏上出现一明亮的细点。3．偏转扳接交流电源，荧光屏上出现一直线。4．接通直流稳压电源，从

4、零逐渐增加电流强度，当磁场增强到某一强度时，又聚焦成一细点。第一次聚焦时，螺旋轨道的螺距恰好等于偏转板中点至荧光屏的距离。记下聚焦时电流表的读数。5．调节为700V、800V、900V、1000V，分别记录每次聚焦时螺线管中的I。6．将开关扳到另一边，重复上述操作，记下聚焦时的I。4四、注意事项1．线路中有高压，小心操作。2．螺线管支架应接地，其它铁磁物体应远离螺线管。3．螺线管南高北低放。聚焦光点尽量细，但不要太亮。4．改变电流方向前，先调节励磁电源输出为“零”，然后再扳动开关，使电流反向。5．改变高压后，光点亮度会改变，应重新

5、调节亮度，若调节亮度后高压有变化，再调到规定的值。4