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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,,*,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,實驗原理,示波器的使用,,示波器是一種用來展示和觀測電信號的電子儀器，它可以直接測量信號電壓的大小和周期，因此，一切可以轉化為電壓的電學量、非電學量（如電流、電功率、阻抗、溫度、位移、壓力、磁場等）以及它們隨時間變化的過程都可用示波器來觀測。由于電子射線的慣性小，又能在熒光屏上顯示出可見的圖像，所以特別適用于觀測瞬時變化的過程，這是示波器重要的優點。,,實驗目的,1,．了解示波器的基本結構和工
2、作原理；,2,、了解示波器的調節和使用。,,實驗,實驗原理,,如圖為示波管構造圖，示波管由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成,.,1,、當偏轉電極,XX,′,和,YY,′,不加電壓時，電子槍發射出的電子打在熒光屏上，會在那里產生一個亮點,.,2,、若在偏轉電極,YY,′,上,加電壓，電子將在豎直方向上發生偏轉；若在,XX,′,上加電壓，電子將在水平方向上發生偏轉，從而使亮斑的位置發生改變；,,實驗,實驗原理,3,、當所加電壓恒定時，亮斑的位置是固定的,.,,4,、當所加電壓變化時，亮斑的位置是移動的；,5,、如果所加電壓變化很快，那么亮斑的位置變化就會很快，看到將是一條亮線,.,如果所加電壓是周期性
3、變化的，則熒光屏上顯示的亮線也將隨周期發生變化,.,,示波器的基本結構,,亮度調節,示波器中用于顯示波形的真空玻璃管叫陰極射線管,,,簡稱示波管,,,示波管的正面是一個涂有熒光物質的圓形屏,,,當管中的高速運動電子打上去時,,,就會發出熒光。一般的示波器都是熱陰極。陰極由燈絲通電加熱后,,,陰極上的電子由于熱運動而脫離陰極,,,稱為熱激發。因此,,,電子被加速后轟擊到熒光屏上,,,使該處的熒光物質發光。,,亮度調節,為了控制電子束轟擊到熒光屏上的強度,,,也就是控制單位時間轟擊熒光屏的電子數目,,,在陽極前面加一個零到幾十伏特的調制極,,,其形狀是一個開有小孔的金屬罩。由于調制極電勢比陰極要低
4、,,,而且調制極的電勢越低,,,穿過金屬罩小孔的電子越少,,,亮度越弱。調節調制極的電勢,,,就能夠改變熒光屏上光斑的亮度,,,這就是面板上“亮度”旋鈕的作用。,,聚焦調節,在兩個第二陽極,在兩個之間設有一個特殊形狀的第一陽極,,,給第一陽極加上比第二陽極低的電勢，由于第一陽極和第二陽極之間有電勢差,,,其特殊形狀的電極構成電子透鏡。如光學透鏡能會聚光一樣,,,電子透鏡能會聚射向熒光屏的電子束。電子透鏡聚焦是由第二陽極上的電位和第一陽極上的電位之比決定的,,,調節聚焦和輔助聚焦就是調節兩電位之比,,,這就是示波器的電聚焦原理。,,偏轉原理,由陰極熱激發的電子經陽極加速后,,,在到達熒光屏之前,
5、,,還要經過由水平偏轉極板和垂直偏轉極板所圍成的空間。在偏轉極板上加上幾十伏特的偏轉電壓。當電子穿過偏轉極中間時,,,由于受電場力的作用而使電子束偏離直線。偏轉電壓越大,,,電場力越大,,,熒光屏上的亮點偏離熒光屏中心越遠,,,這就是電偏轉原理。,,偏轉原理,,如果只在豎偏轉板,(y,軸,),上加一正弦波電壓,,,則電子束將隨電壓的變化只在豎直方向上往復運動,,,在熒光屏上看到的是一條豎直亮線,,,如圖所示。,如何在示波器上顯示出正弦波形？,要能顯示波形,,,必須同時在水平偏轉板加一掃描電壓,,,使電子束的亮點沿水平方向拉開。,,,掃描原理,,這種掃描電壓應該具有怎樣特點？,,電壓隨時間成線性
6、關系增加到最大值,,,然后突然回到最小值,,,此后再重復變化。這種掃描電壓隨時間變化的關系曲線形同“鋸齒”,,,故稱為“鋸齒波電壓”,,,如圖所示。,,,掃描原理,如果只在水平偏轉板,(,軸,),加上這樣的鋸齒波電壓,,,則電子束偏轉電壓隨時間的變化只在水平方向上往復運動,,,在熒光屏上看到的是一條水平亮線。如圖所示為只在水平偏轉板上加一鋸齒波電壓的情形。,如果只在水平偏轉板,(x,軸,),加上這樣的鋸齒波電壓,,,結果如何？,,掃描原理,如果在豎直偏轉板,(Y,軸,),上加正弦波電壓,,,同時在水平偏轉板上,(,軸,),加鋸齒波電壓,,,電子束同時受豎直和水平兩個方向電場力的作用,,,電子的
7、運動是兩互相垂直運動的合成。,當鋸齒波電壓與正弦波電壓變化周期相等時,,,在熒光屏上能顯示出完整周期的正弦波電壓的波形圖,,,如圖所示為示波器顯示正弦波形的原理圖。,,掃描原理,如果正弦波和鋸齒波電壓的周期稍有不同,,,熒光屏上出現的是移動著的不穩定圖形。這種情況可以用圖說明,:,設,X,軸加的鋸齒波電壓的周期比偏轉板上的正弦波電壓周期稍小。比如,,,在屏上顯示的波形不重疊,,,好像波形在向右移動。,,,掃描原理,如果和差別稍大一些,,,一個一個的波形由于熒光屏的余輝和人眼的視覺暫留,,,看到的是多個波形在屏上的疊加結果。其原因是掃描電壓的周期與被測信號的周期不相等或不成整數倍關系,,,以至于每次掃描的起點在軸上均不相同。如圖：,,掃描原理,,實驗原理,為了獲得穩定的波形,(,單一波形,),,每次掃描在軸上應有相同的起點。在連續掃描中,,,鋸齒波的周期稱為掃描周期,,,掃描周期和軸上被測信號周期之間應滿足,,,
高考物理示波器的構造及原理課件
