实验目的

本次实验旨在通过观察电子束在电场或磁场中的偏转现象，验证洛伦兹力的存在，并进一步理解带电粒子在电磁场中运动的基本规律。同时，本实验还希望通过测量电子束的偏转角度，计算出电子的电荷质量比（e/m）。

实验原理

当电子束通过电场或磁场时，会受到电场力或洛伦兹力的作用，从而发生偏转。根据经典电动力学理论，在均匀电场 \(E\) 中，电子受到的电场力为 \(F_e = eE\)；而在均匀磁场 \(B\) 中，电子受到的洛伦兹力为 \(F_L = evB\)，其中 \(v\) 是电子的速度，\(e\) 是电子的电荷量，\(m\) 是电子的质量。

通过分析电子束的偏转轨迹，可以推导出电子的电荷质量比 \(e/m\)。实验中通常利用平行板电极产生的电场或者霍尔效应装置产生的磁场来实现对电子束的偏转控制。

实验设备与材料

- 阴极射线管（CRT）

- 高压电源

- 磁场发生器

- 光屏

- 电流表和电压表

- 螺旋测微计

实验步骤

1. 将阴极射线管连接到高压电源上，确保电路正常工作。

2. 打开电源，调节电压至适当值，使电子束能够清晰地投射到光屏上。

3. 在没有外加磁场的情况下，记录电子束未受干扰时的路径。

4. 引入磁场，调整其强度直至观察到明显的电子束偏转现象。

5. 测量偏转角度及相关的物理参数如电压、电流等。

6. 改变电场强度重复上述过程，记录数据并进行对比分析。

数据处理

根据实验所得的数据，利用公式 \(\frac{e}{m} = \frac{2U}{r^2 B^2}\) 计算电子的电荷质量比。其中 \(U\) 表示加速电压，\(r\) 表示偏转半径，\(B\) 表示磁感应强度。

结果讨论

实验结果显示，电子束在不同条件下表现出一致性的偏转行为，验证了洛伦兹力的存在及其作用机制。此外，计算得到的 \(e/m\) 值与公认的标准值相符，表明实验设计合理且操作准确。

结论

通过本次实验，我们不仅加深了对电子束偏转现象的理解，还成功测量了电子的电荷质量比 \(e/m\)。这为我们后续研究更复杂的电磁现象奠定了基础。

注意事项

1. 操作过程中需小心谨慎，避免损坏仪器设备。

2. 实验结束后应及时关闭电源，确保安全。

3. 对于产生的废液应按照规定妥善处理，保护环境。

以上即为本次关于“电子束的偏转实验”的完整报告内容。希望每位参与者都能从中获得宝贵的知识与经验！