示波器原理（示波器的用途）

示波器原理（示波器的用途）08:04中学物理知识传播者

示波器是用来观察电子信号随时间变化的电子仪器，它的主要部件是示波管。它由电子枪、偏转电极和荧光屏三部分组成。如图所示

下面我们来逐一解读其关键知识点。

一、示波管的组成

电子枪：图中最左侧的电源的作用就是给金属丝加热，加热到一定温度后，会射出大量电子。下方电源为电子加速场的电源，它的作用就是给电子加速，原理和我们上期所说的加速场原理一致。这里还有一个小的知识点，大家要注意加速电场的电源正负极的接法。

偏转电极：它由两部分组成，左侧部分使电子竖直方向偏转，右侧部分使电子水平方向偏转，其原理或分析方法与我们上次谈到的偏转电场一模一样。

荧光屏：电子本身不会发光，但是当电子打到荧光屏时，被击中的部位就会发光。这样我们就可以直观观测电子的位置偏移了。

二、示波器成像原理

（1）偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏中心点形成一个亮斑。

（2）仅在XX′（或YY′）加电压：若所加电压稳定，则电子流被加速、偏转后射到XX′（或YY′）所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心），如果只在YY′上加正弦波电压如图绿色直线所示，如果只在XX′上加正弦波电压如图白色直线所示。

（3）电子枪即加速场，电量为q的带电粒子由静止经过电势差为U1的电场加速后，根据动能定理及电场力做功公式qU1=mv，可求得带电粒子加速后的速度大小为v=根号下（2qU1/m）。

（4）偏转加成像

质量为m的负电荷-q以初速度v0平行两金属板进入电场。设两板间的电势差为U2，板长为L，板间距离为d，板到荧光屏的距离为L′。则

(1)带电粒子经过偏转电场所需时间t=L/v0。

(2)带电粒子的加速度a=F/m=qE/m=qU2/md。

(3)离开电场时在垂直金属板方向的分速度v1=at=qU2L/mdv0。

(4)电荷离开电场时在垂直金属板方向的偏移量y=at=(qU2/md)(L/v0)。

(5)电荷离开电场时偏转角度的正切值tan=v1/v0=qU2L/mdv0。

(6)电荷在荧光屏的位置y′=y+L'tan=（L'+L/2）tan=（L'+L/2）qL/mdv0*U2。当然也可以用相似三角形求解。因为红色部分为常数，所以y′的大小与U2成正相关。所以当U2为正弦波电压且频率较大时，进入我们视线的就是直线。

三、荧光屏会呈现什么样的像？

记住这个原则：正弦波电压加扫描电压，荧光屏才会有二维图像。

正弦波电压在哪个方向，那么那个方向就决定成像的形状是正弦波还是其一部分。

扫描电压（一次电压）在哪个方向，那么那个方向就决定成像的频率。

最后用特殊点成像加位置公式（位置和偏转电压正比），就可以定性画出荧光屏的图像。

相信有了上述知识，解决上一期的问题应该不在话下。当然那道题有个小的创新：桶的旋转代替了扫描电压。

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