示波管示波
电子射线示波器是现代科学技术、工业生产及教学中不可缺少的一种电子仪器。示波管是电子射线示波器中除线路部分以外的主要组成部件。谢仝老师作了较详细的介绍：
示波管的构造，简单的说由电子枪、垂直和水平偏转板、荧光屏及玻璃管罩四部分组成。
电子枪由灯丝①、阴极②、栅极③和阳极④(加速极)组成。其作用是产生一束具有一定速度的电子流。垂直和水平，偏转板⑤⑥是以管轴为对称相互垂直放置的两对平行金属板。其作用是控制电子的运动，使电子束按外加(于偏转板上的)电压的变化而偏转。荧光屏⑦是一块涂有荧光物质的玻璃板，封制在玻璃罩的前面，当高速运动的电子撞击在荧光屏上时，被撞击处的荧光物质便会发光形成一个亮点，从而使荧光屏作为显示波形的屏幕。而管罩⑧则是用来固定整个装置和保证真空的外壳。
电子枪产生电子束的原理：当灯丝通入电流后而发热。处于灯丝附近的阴极在受热后产生热发射电子，这些电子在阴极和阳极之间所加的高电压(加速电场)的作用下，穿过控制栅极的小孔，形成一束很细的具有一定速度的电子流沿管轴射向荧光屏。栅极相对阴极接有较低的电位，调节栅极电压的大小可以控制电子流的强弱，从而调节荧光屏上亮点的“辉度”强弱。电子束所具有的速度可以从能量守恒关系得知为：
12meV2=U0e，则V=2U0eme；式中U0为加速电压，e为电子的电量，me为电子质量。由于e和me都是常量，所以由上式可以看出电子流所具有的速度只决定于加速电压U0，当U0一定时，电子流的速度即为定值，在无外界作用时，它将直射荧光屏中心。
垂直偏转板和水平偏转板构成示波器的偏转系统。如果在偏转板上加一定的电压，则在偏转板之间形成电场，当电子束经过偏转板时，电子束的运动方向在电场力的作用下将发生偏移，荧光屏上亮点的位置也将发生相应的偏移。下面就垂直偏转板上所加电压引起亮点位置偏移的过程及其相互关系加以说明。
设垂直偏转板长为L1，两板间距为d。板后沿到荧光屏的距离为L2，所加偏转电压为Uy。从静电学理论可知，当两板间距较小时可认为两板间的电场是均匀的，其电场强度为Ey=Uyd，电场方向垂直向下。若不计电子的重力，那么在该电场的作用下电子所产生的加速度为ay=Fyme=eEyme=eUymed，方向垂直向上。由于电子在射出电子枪之后，便以速度Vx=V沿水平方向作匀速直线运动。根据运动的独立性原理，电子在偏转板之间竖直方向运动所需的时间等于电子在水平方向的运动时间，其大小为t=L1V，电子在t时刻的竖直位移为y′=12ayt2=eUyL122medv2；①电子在t时刻的竖直速度为vy=ayt=eUyL1medv，设电子在飞离偏转板后所具有的速度为V′，并以此速度做匀速直线运动，达到荧光屏上P点。OP之间的距离就是亮点在竖直方向的位移大小，以y表示。速度V′与水平方向间的夹角θ为tgθ=vyv=eUyL1medv2；②如果将电子出场后的运动轨迹延长，与水平方向(管轴)相交于O′点。
O′M=y′tgθ=medv2eUyL1×eUyL122medv2=L12；这说明O′点在偏转板的中心位置。从图四中还可以看出，由于△O′OP∽△O′MN，故yy′=O′OO′M=L12+L2L12，y=y′L12+L2L12；以此式为依据，在制作示波管时不难使L2的长度为L12的整数倍，即L2=nL12(n为正整数)这样就得到y=(n+1)y′=(n+1)eUyL122medv2令K=（n+1）eL212medv2，则y=KUy；③这说明在示波管的几何尺寸和加速电压U0一定时，荧光屏上亮点的偏移位移只与偏转板上所加偏转电压成正比例关系。
如果在水平偏转板加上水平偏转电压Ux，同理可得荧光屏上亮点的偏转过程及其相应关系，x=KUx，④③、④两式说明，在偏转板上所加偏转电压越大，荧光屏上亮点偏离屏幕中心的距离越大；偏转电压越小，亮点偏离屏幕中心的距离也就越小。当偏转电压的极性与图三所示的偏转电压极性相反时，则亮点发生相反方向的偏下移。如果在垂直偏转板(或水平偏转板)加一高变电压(如按正弦规律变化的电压)，我们将会在荧光屏上看见一条垂直(或水平)亮线。如果在两对偏转板上同时加上偏转电压，则电子束便在合电场力(垂直电场和水平电场)的作用下发生偏转。
至此，介绍了示波管中各部分的作用及其基本原理。为了在示波管的荧光屏上显示出所要观测的电压(电流)波形，首先把被观测的电压加到垂直偏转板上，作为垂直偏转电压以控制电子束在垂直方向的运动。例如要显示大家所熟悉的按正弦规律变化的电压Uy波形，就要把它加到垂直偏转板上。同时还必须在水平偏转板上加一“锯齿”形电压Ux。这样电子束在垂直和水平两个方向合电场力的作用下而运动，反应到荧光屏上即是亮点的运动轨迹，由于人们的视觉暂留现象，在荧光屏上将看到一按正弦规律变化的电压波形。
加在水平偏转板上的“锯齿”电压Ux的波形。它是一个随时间的增长而线性增大然后突然下降周期性变化的电压。在电压上升过程中，每相等的时间间隔内其电压的增值也相等。从④式x=KUx可推知，随着电压Ux从－Um到+Um的增长，亮点在水平方向从－xm向+xm作匀速运动，亮点从左至右横扫整个荧光屏这一过程叫扫描正程。当电压Ux突然从+Um回到－Um时，相应亮点也应由+xm回扫至－xm处。
这一过程是在一瞬间完成的，称之为扫描逆程。随着Ux的周期变化，亮点的运动将完成扫描正程和逆程，这一全过程叫扫描。使亮点完成扫描运动的锯齿形电压叫扫描电压。
由于在水平偏转板上加上扫描电压Ux，使亮点在水平方向作匀速运动，即亮点的位移与时间成正比例关系，所以可将亮点沿水平方向的位移等效成时间坐标。这样我们同时在垂直偏转板上加上被观测的(按正弦规律变化的)电压Uy，又在水平偏转板上加上扫描电压Ux，电子束在Uy和Ux的作用下即在垂直方向偏转又在水平方向偏移，则荧光屏上亮点的运动轨迹即反映了Uy与时间的变化规律。
下面以作图法说明示波管示波的过程，示图中0、2、4、6、8点表示亮点在时间t0→t2→t4→t6→t8时Uy和Ux同时作用下的位置，把这些点按顺序连接起来，0→2→4→6→8→0，即是所作出Uy的波形图。由于人们视觉暂留现象，将看到亮点在荧光屏上的运动轨迹即是被观测电压的波形。由上图不难得出：要使荧光屏上得到稳定的波形，Uy和Ux的周期必须满足Tx=nTyn=1，2，；如果不满足上述条件，第一次出现的波形将不与第二次出现的波形重合，从而看到荧光屏上的波形发生蠕动现象，为了使波形稳定，必须调整Ux的变化周期Tx使之满足Tx=nTy，这就是示波器中的同步过程。
对于任何被观测的电压波形，都可按上述方法在示波器的示波管荧光屏上显现稳定的波形。
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