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電子線偏向(応用)

オシロスコープ実験器を使い,その物理的な原理を学習する


電子線偏向(応用):画像

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公費でのご注文について

セット番号
UE3070800

このオシロスコープ実験器は,時間変化する信号を蛍光スクリーンで観察する際の基本的な原理を学ぶために使用されます。真空管内で発生した電子線は,底部の蛍光スクリーンに当たり,緑色の輝点を発生させます。平行板電極にノコギリ波電圧(ランプ電圧)を印加すると電子線が曲げられ,一定の速度で蛍光スクリーンを水平に掃引していきます。輝点はスクリーンの端部まで進むと(ノコギリ波電圧なので)反対端に一瞬で戻ります。この掃引の周波数は調整できます。縦方向の電圧情報は,真空管外部のコイルによる磁場により与えられます。磁場に従って電子線が変更するため,電圧情報を見ることが可能となります。この時間に従った電場による横方向の掃引と磁場による縦方向の波形の合わさったものが, 管面に表示されます。

実験に必要な機器
品番 品名 価格(税込) 数量
U8481350 ブラウン管オシロスコープ実験器 274,320円 1
U8533600-115 関数発生器 143,640円 1
U138021 プラグ付き安全リード線・75cm・15本セット 24,408円 1

上記一式を買物かごに入れる

※各製品ページから,それぞれ単品でもご購入いただけます。

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基本原理

高真空中での熱電子放出を利用した例に,陰極線管オシロスコープがあります。本実験器では,この陰極線管オシロスコープの原理を学習できるように,あえて複雑な機構は搭載せず,必要最低限の構成とし,透明ガラス製を使用しています。電子線は熱陰極線から放出され,穴の開いた陽極に与える電圧で加速されます。電子光学的な電子線の絞りは,熱陰極線を覆うように配置されている円筒状の「ウェーネルト電極」に,負電圧を与えることで行われています。この電子線が真空管底部の蛍光スクリーンに当たることで,緑色の輝点が観察できます。真空管に封入されたNe ガスにより,暗いところで観察すると電子線が赤く発光して見えます。

陽極を通過すると,2 枚の平行板電極があります。ここに内蔵の掃引電圧発生器からノコギリ波電圧を印加することで,電子線の水平方向掃引を行います(左から右へ)。周波数は調整可能で,外部からの掃引電圧も印加可能です。この水平方向の掃引が行われているときに,真空管の外に配置されたコイルに,関数発生器などから時間変化する電圧を印加し,時間変化する磁場を電子線に与えます。すると時間依存する電圧波形を,管面上で確認できます。外部からの変動磁場と内部の掃引電圧の周期を同調させることで,静止した波形を見ることができます。

参考資料

図1:上面から見たときのオシロスコープ実験管の概念図

図1:上面から見たときのオシロスコープ実験管の概念図

図2:周期信号の時間分解

図2:周期信号の時間分解

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