2026-09-10 实验：示波器与李萨如图形

实验

1. 示波器

• 电子示波管 ①
• $Y$ 轴、$X$ 轴放大器
• 扫描发生器（锯齿波发生器）
• 同步电路

1）电子枪

灯丝、阴极、控制栅极、阳极（一、二）。

阴极被灯丝加热，射出电子（金属筒）。

阳极电势比阴极高，对电子进行加速。

导致反向初速较大的 $e^{-}$ 不可通过。

[G: 阴极发出的电子如何能够精确地从小孔通过？（考虑方向随机）]

G 补充

电子并不是逐个被“瞄准”小孔。热阴极发出的电子方向确实近似随机；控制栅极和带孔阳极形成的电场会对电子束进行加速与静电聚焦，使一部分电子轨迹会聚到小孔附近。小孔再筛掉偏离轴线较大的电子，只有合适方向和轨迹的电子通过。

三个电势合适时，电子束聚焦作用：

• 第一阳极“聚焦”调节；
• 第二阳极用来加速。

[G: 具体是如何把电子束变成一条只有轴向前进速度的？]

G 补充

实际电子束并非严格只有轴向速度。控制栅极与阳极的轴对称电场会把偏离轴线的电子轨迹向轴线聚拢，小孔又限制束流的发散角，因此通过后的横向速度分量很小，主要速度沿管轴方向。电子束仍有有限束宽和发散度。

2）偏转系统

由两对垂直的偏转板构成。

Copy LaTeX$$V\propto \text{偏移量}\text{（核心原理）}.$$

3）荧光屏

余辉效应：电子消失后仍有余辉。

2. 信号放大、衰减器

$X$ 、$Y$ 方向偏转板的灵敏度约为

Copy LaTeX$$0.1\sim 1\mathrm{mm}/\mathrm{V}.$$

放大或衰减。

3. 扫描系统

$X$ 轴偏转板提供锯齿波电压。

光点：

Copy LaTeX$$x\propto V\propto t.$$

4. 同步

$x$ 为时间坐标。

当

Copy LaTeX$$T_x=T_y$$

时，显示波形；当

Copy LaTeX$$T_x=n{T}_y$$

时，显示 $n$ 个波形。

若 $T_x$ 稍小于 $T_y$ ，则每次图像会偏移一点。

由于太难使 $T_x=n{T}_y$ 始终满足，有同步装置使 $x$ 信号随 $y$ 信号改变。

需用“触发扫描”。

[G: 介绍]

G 补充

触发扫描用被测信号或外部信号作为触发源。当信号以指定方向越过设定触发电平时，示波器才从同一位置开始一次水平扫描。这样每次扫描都对应信号的同一相位，重复波形便会重合，屏幕上的图像看起来稳定；触发电平或触发沿不合适时，波形会滚动或无法稳定显示。

1. 李萨如图形

且 $f_x:f_y$ 为简单整数比。

若 $x$ 上不加锯齿而加正弦，则有李萨如图形。

Copy LaTeX$$\mathrm{\Delta }\phi =0,qquad\mathrm{\Delta }\phi ={90}^{\circ }.$$

Copy LaTeX$$\frac{f_x}{f_y}=\frac{\text{与 }y\text{ 轴切点数}}{\text{与 }x\text{ 轴切点数}}.$$

……

实验内容

1. 观察波形（拍照）。
2. 测正弦信号频率：调 $f_y$ ，算 $f_y$ ，与 $f_H$ 比较。
3. 李一：
   • “$x-y$ ”按键切换，$X$ 、$Y$ 都接正弦波；
   • 调出 $1$ 、$\frac{1}{2}$ 、$\frac{1}{3}$ 、$\frac{2}{3}$ 、$\frac{3}{4}$ 的图形；
   • 记录，记 $f_y$ 。
4. 测正弦电压：

Copy LaTeX$$U_{p-p}=\mathrm{DIV}\times \mathrm{V}/\mathrm{DIV}.$$

↓ 格数，量比较。