用磁聚焦法测量电子荷质比的误差分析

刘晓薇

用磁聚焦法测量电子荷质比的误差分析

刘晓薇

由于电子的质量非常小，用直接测量的方法很难将其测量准确。然而电子的电量是已知的，只要用实验的方法测量出电子电量与电子质量的比值 (荷质比)，电子的质量就可以确定了。荷质比是电子的最基本属性，是电子的一个重要参数，在近代物理学发展中具有重大意义[1]。磁聚焦法是测定电子荷质比的有效方法，而该方法会产生一定的误差，笔者通过物理实验，对测量的核质比进行了误差分析。

一、实验基本原理

该实验使用SJ-SS-II型电子束实验仪。实验仪的核心是一只示波管，它安装在一个长直螺线管中。螺线管通电时可以产生一个均匀的轴向磁场，并与电子束平行。而在长直螺线管外靠近示波管的偏转电极附近，还安装了一对亥姆霍兹线圈。通电时产生一个均匀的且与电子束垂直的磁场，可使电子束产生磁偏转。在示波管的阴极与阳极之间，加有直流高压 。

1.电子速度垂直于磁场

设电子e在均匀磁场中以匀速v运动，且运动方向垂直于磁场B时，在洛仑兹力f=-ev×B 作用下，做圆周运动，可得式(1)(2)，其中R为圆周半径。

如果条件不变，电子将周而复始地做圆周运动。可得出电子的圆周运动周期T：

由式(3)可知，周期T只与磁场B有关，而与速度v无关。这个结论说明：当若干个电子在均匀磁场中以不同的速度同时从某处出发时，只要这些速度(大小不等)都垂直于磁场B，那么在经历了不同的圆周运动后，仍会同时在原出发地相聚。……