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；

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中文摘要 ................................................................................................................. 1

引言 ........................................................................................................................ 3

1. 电子荷质比测量的简要历程 ............................................................................... 3

2. 电子在磁场中的运动 ........................................................................................... 4

2.1电荷在磁场中的运动特点…………………………………………………….….4

2.2电子束的磁聚焦原理 ............................................................................................. 4

2.2.1电子荷质比的测量………………………………………………..…………. 6

2.2.2决定荧光屏上亮线段的因素 ............................................................................. 6

3.实验结果 ……………………………………… ................................................. 8

3.1.产生实验误差的主要原因分析……………… ……………………..…………. 10

3.1.1地磁分量对实验结果的影响 ................................... …………………………11

3.1.2光点判断不准对实验结果的影响 .................................................................... 11

3.1.3示波管真空度的影响 .............................. ……………………………………11

结论 .......................................................................................................................... 12

参考文献 .................................................................................................................. 13

致谢 .......................................................................................................................... 14

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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、 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基本物理常数之一.物理常数可分为物质常数与基本物理常数两大类,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;而基本物理常数则与物质性质无关的、普适的一类常数,如真空中的光速c、基本电荷e、普朗克常数h、精细结构常数a等.基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、基本电荷e和阿伏加德罗常数N0其中G、h、c是对物理基本理论起着十分重要作用的常数；e/me和e则标志着物质单元的基本特征.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.物理基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基本物理知识和创新能力十分重要的教学内容.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基本物理知识和创新能力的提高。 3

2.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:

?????F?qv?B（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f?qvBsin?(?是 与 之间的夹角) 决定, 方向由v?B 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, 则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向成一定夹角, 则运动电荷在磁场中将做螺旋运动

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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, 则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部分， 垂直分量为

v??vsin?使电子产生垂直z轴方向的匀速圆周运动； 而平行分量为v???vcos?， 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Ｚ轴方向的螺旋线运动, 其螺距为:

2?R2?mv??h?v???T?v????v?eB(2)

式中: T为匀速圆周运动的周期, R为匀速圆周运动的半径, e为电子电量, m为电子质量． …… 此处隐藏：1450字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……