电子荷质比的测定(实验报告)

大学物理实验报告实验名称磁聚焦法测电子荷质比实验日期2010-04-24实验人员袁淳(200902120406)大学物理实验报告——磁聚焦法测电子荷质比—第1页共2页—【实验目的】1.了解电子在电场和磁场中的运动规律。2.学习用磁聚焦法测量电子的荷质比。3.通过本实验加深对洛伦兹力的认识。【实验仪器】FB710电子荷质比测定仪。【实验原理】当螺线管通有直流电时，螺线管内产生磁场，其磁感应强度B的方向，沿着螺线管的方向。电子在磁场中运动，其运动方向如果同磁场方向平行，则电子不受任何影响；如果电子运动力向与磁场方向垂直，则电子要受到洛伦兹力的作用，所受洛伦兹力为：将运动速度分解成与磁感应强度平行的速度//v和与磁感应强度垂直的速度v。//v不受洛伦兹力的影响，继续沿轴线做匀速直线运动。v在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其方程为：则由阴极发射的电子，在加速电压U的作用下获得了动能，根据动能定理，则保持加速电压U不变，通过改变偏转电流I，产生不同大小磁场，保证电子束与磁场严格垂直，进而测量电子束的圆轨迹半径r，就能测量电子的me值。螺线管中磁感应强度的计算公式以RNIB023)54(表示，式中0=4×10-7H/m。N是螺线管的总匝数=130匝；R为螺线管的平均半径=158mm。得到最终式：kgCrIUNIrURme/1065399.3321252212202测出与U与I相应的电子束半径r，即可求得电子的荷质比。【实验步骤】2)(2rBUmeeUmv221evBFrmvevBF2rBem大学物理实验报告——磁聚焦法测电子荷质比—第2页共2页—1.接通电子荷质比测定仪的电源，使加速电压定于120V，至能观察到翠绿色的电子束后，降至100V；2.改变偏转电流使电子束形成封闭的圆，缓慢调节聚焦电压使电子束明亮，缓慢改变电流观察电子束大小和偏转的变化；3.调节电压和电流，产生一个明亮的电子圆环；4.调节仪器后线圈的反光镜的位置以方便观察；5.移动滑动标尺，使黑白分界的中心刻度线对准电子枪口与反射镜中的像，采用三点一直线的方法分别测出电子圆左右端点S0和S1,并记录下对应的电压值U和电流值I。6.根据0121SSr得到电子圆的半径，代入最终式求出me；7.改变U、I得到多组结果，求出平均值，与标准值进行比较，求出相对误差E【实验数据】标准值me=1.75881962×1011(C/kg)电压U(V)电流I(A)标尺读数电子束半径r(mm)r(mm)荷质比me(1011C/kg)荷质比me/(1011C/kg)相对误差ES0(mm)S1(mm)11101.6060.0121.030.529.831.7641.8002.346%261.0119.029.0361.0121.030.041052.0073.0120.023.522.831.840576.0118.021.0672.0120.024.071021.7066.0121.027.526.831.791866.0116.025.0965.0121.028.0101001.5060.0120.030.030.001.8051159.0118.029.51259.0120.030.5【数据处理过程】1.根据0121SSr计算出r，得到每个U和I对应的r2.根据222121065399.3IrUme计算出每个me，得到me/=1.800×1011(C/kg)3.将得到的me/与标准值进行比较，得到相对误差E=%100||mememe=2.346%【误差分析】1.电子束与磁场没有严格垂直导致误差；2.电子束具有一定宽度，导致测量误差；3.测量者利用点一线法测半径时没有完全对齐导致随机误差；4.实验仪器精确度不够导致测量误差；5.实验理论的不完善(如没有考虑电子的相对论效应)导致误差。