带电粒子在电场中偏转Deflection in an electric field
示波管里,电子沿抛物线飞向荧光屏。
y = U₂L² / (4dU₁) tanθ = U₂L / (2dU₁)高中物理
蓝色:电子束,绿色:荧光屏亮点
y = U₂L² / (4dU₁) tanθ = U₂L / (2dU₁)
电子先经电压 U₁ 加速获得速度,进入偏转极板后在垂直方向受恒定电场力,做类平抛运动,轨迹是抛物线;离开极板后做匀速直线运动打到荧光屏上。偏移量与 U₂ 成正比、与 U₁ 成反比,而与粒子的电荷量和质量无关。
U₁加速电压(V)U₂偏转电压(V)
t = 0.00 s
速度
入射速度18.7610⁶ m/s
出板偏移3.13mm
屏上偏移21.9mm
屏上偏移与偏转电压
直线的斜率与 U₁ 成反比;两端缺口表示偏转过大、电子打在极板上。
想一想
为什么同一台示波管,换成质子也会得到相同的偏移?
由 y = U₂L²/(4dU₁) 可知,偏移只由电压和极板尺寸决定:电荷量越大受力越大,但加速后获得的动能也越大,两者恰好抵消。(质子要反向加速,偏转方向也相反。)
模型条件忽略重力与极板边缘效应 · 电子从静止开始加速 · 屏距 15 cm
实验记录
调好参数后点“记录当前数据”。多记几组不同参数的数据,就能画出它们的关系并做直线拟合;暂停后在不同时刻记录,还可以研究读数随时间的变化。