◇　河北　胡曉麗

巧妙理解示波器的原理

◇河北胡曉麗

在教材中對(duì)示波器原理的解釋比較簡(jiǎn)單,特別是掃描電壓的形式學(xué)生理解不透，下面就通過(guò)一道習(xí)題詳細(xì)地解釋一下示波器的原理.

題目如圖1所示,熱電子由陰極飛出時(shí)的初速度忽略不計(jì),電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0．電容器板長(zhǎng)和板間距離均為L(zhǎng)=10 cm,下極板接地．電容器右端到熒光屏的距離也是L=10 cm．在電容器兩極板間接一交變電壓,上極板的電勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖2所示(每個(gè)電子穿過(guò)平行板的時(shí)間極短,可以認(rèn)為電壓是不變的)．求:(1)在t=0.06 s時(shí)刻,電子打在熒光屏上的何處? (2)熒光屏上電子打到的區(qū)間有多長(zhǎng)? (3)屏上的亮點(diǎn)如何移動(dòng)?

圖1　　　　　　　　　　圖2

電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,盡管電壓在均勻增大,由于每個(gè)電子穿過(guò)平行板的時(shí)間極短,可認(rèn)為電壓是不變的,電子打在屏上位置是均勻變化的,即光點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)．若偏轉(zhuǎn)電壓的頻率夠大,因?yàn)橐曈X(jué)暫留和熒光物質(zhì)的殘留特性,我們會(huì)看到一條穩(wěn)定的亮線,這就是示波器中的掃描電壓(不考慮電壓峰值過(guò)大使電子打到極板上的情況).

圖3

在理解示波器顯示的波形時(shí),學(xué)生很容易與用砂擺得到振動(dòng)圖象的方法相比較,而陷入尋找掃描電壓的困惑,用砂擺得到振動(dòng)圖象的方法是：給出一垂直振動(dòng)方向勻速運(yùn)動(dòng)的參考系使振動(dòng)的砂擺在二維空間中描下印跡;而示波器是讓電子參與2種運(yùn)動(dòng)在熒光屏留下點(diǎn)跡,大量電子依次留下點(diǎn)跡,由于視覺(jué)暫留和熒光物質(zhì)的殘留特性,使人們看到了信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線．還要注意一個(gè)重要的近似:每個(gè)電子穿過(guò)平行板的時(shí)間極短,可以認(rèn)為電壓是不變的．

(作者單位：河北省承德縣第一中學(xué))