物理實驗電子荷質(zhì)比

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1、電子荷質(zhì)比的測試?電磁學(xué)系列819世紀90年代，英國物理學(xué)家J·J湯姆孫經(jīng)過一系列的實驗及研究，發(fā)現(xiàn)了一種粒子，并斷定這種粒子必定是所有物質(zhì)的共同組成成份。湯姆孫命名它為“電子”，并測定了它的荷質(zhì)比。這在物理學(xué)史上是有劃時代意義的。電子荷質(zhì)比e/m是一常用的物理常數(shù)，它的定義是電子的電荷量與其質(zhì)量的比值，經(jīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的測定，電子荷質(zhì)比的標準值是：1.759*1011C/Kg一、實驗原理當力的方向是垂直于速度方向時，電子的運動軌跡是一個圓，力的方向指向圓心，完全符合圓周運動的規(guī)律，所以作用力與速度又有則由公式轉(zhuǎn)換得：當一個電荷以速度v垂直進入

2、均勻磁場時，電子要受到洛倫茲Lorentz力的作用，它的大小可由公式實驗裝置是用一電子槍，在加速電壓u的驅(qū)使下，射出電子流，因此eu全部轉(zhuǎn)變成電子的輸出動能，因此又有：實驗中可采取措施固定圓軌跡的半徑r，通過加速電壓u與B的關(guān)系就能測試電子的荷質(zhì)比e/m。二、實驗裝置1、荷質(zhì)比測試儀Helmholtz線圈電子束發(fā)射管電子束半徑的測量工具2、電子束發(fā)射管（威爾尼氏管）電子槍r﹣﹢﹣﹢0.00A加速聚焦電源直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源﹝萬用表﹞直流電壓300V檔﹝萬用表﹞直流電流3A檔磁場線圈玻璃球炮電子發(fā)光圈電子發(fā)射槍u:電子管加速電壓r:電子圈半徑K：磁

3、場線圈的磁轉(zhuǎn)換系數(shù)I：線圈中的通電電流N：線圈匝數(shù)R：線圈半徑200v-30v3儀器連接示意圖當電子槍在加速電壓的激發(fā)下，發(fā)射出電子束，在磁場的作用下將發(fā)生三種情況：1、無磁場時，電子束將成直線軌跡射出；2、電子束與磁場完全垂直時，電子束形成一個完全封閉的圓；3、當電子束與磁場不完全垂直時，電子束將作螺旋狀態(tài)運動。三、實驗操作荷質(zhì)比測試儀操作介紹1、正確完成儀器的連接，使電子束出射方向垂直于磁場。2、按照左圖的方法將儀器測量裝置定成8cm。3、開啟電源，首先使加速電壓定于200V，耐心地等待，直到電子槍射出紫蘭色的電子束；4、細心調(diào)節(jié)50V的

4、聚焦電壓，使電子束明亮；5、緩緩加大Helmholtz線圈中的電流，觀察電子束的偏轉(zhuǎn)，緊接著形成封閉的圓。6、將B=K*I代入公式3得：同時寫出7、用測試裝置測出圓環(huán)直徑（8cm），并固定之，測量示意圖如下eye8cm鏡電子束象8、在整個實驗過程中，必須保持電子圓的大小不變，這可以配合調(diào)節(jié)加速電壓與Helmholtz線圈中的電流共同達到。由公式可見u和I2成線性關(guān)系。實驗中只要測出u----I2的對應(yīng)值，作出直線求其斜率?，即可求出荷質(zhì)比。四、數(shù)據(jù)處理NU(v)I(A)I2(A2)12345678由U----I2的數(shù)據(jù)作出坐標圖，根據(jù)圖形得出

5、斜率代入公式4得：求出荷質(zhì)比，并將實驗值與標準值1.76?1011C/Kg比較，求出誤差。五、注意事項1、在實驗開始前應(yīng)首先細心調(diào)節(jié)電子束與磁場方向垂直，形成一個不帶任何重影的圓環(huán)；2、確定電子圓環(huán)的大小是做好本實驗的關(guān)鍵，因此要仔細調(diào)節(jié)調(diào)制電壓與加速電壓，使電子束明亮與清晰是十分重要的；3、放電管需要較高的加速電壓，實驗時要注意安全。4、實驗數(shù)據(jù)最好采用最小二乘法，進行直線擬合，這樣實驗的結(jié)果會更好。擬合工作可以用計算機來完成。