洛倫茲力的應(yīng)用

洛倫茲力的應(yīng)用第1頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月1．加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子的動能增加，qU=

Ek．2．直線加速器，多級加速如圖所示是多級加速裝置的原理圖：二、加速器（一）、直線加速器第2頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月

由動能定理得帶電粒子經(jīng)n極的電場加速后增加的動能為：3．直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間范圍內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制．1966年建成的美國斯坦福電子直線加速器管長3050米，電子能量高達(dá)22吉電子伏，脈沖電子流強(qiáng)約80毫安，平均流強(qiáng)為48微安。第3頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月加利佛尼亞斯坦福大學(xué)的粒子加速器

直線加速器占地太大，能不能讓它小一點(diǎn)？第4頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月1932年，美國物理學(xué)家勞侖斯發(fā)明了回旋加速器，從而使人類在獲得具有較高能量的粒子方面邁進(jìn)了一大步．為此，勞侖斯榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎．（二）.回旋加速器第5頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖，回旋加速器的核心部分為D形盒，它的形狀有如扁圓的金屬盒沿直徑剖開的兩半，每半個都象字母"D"的形狀。兩D形盒之間留有窄縫，中心附近放置離子源（如質(zhì)子、氘核或α粒子源等）。在兩D形盒間接上交流電源于是在縫隙里形成一個交變電場。由于電屏蔽效應(yīng)，在每個D形盒的內(nèi)部電場很弱。D形盒裝在一個大的真空容器里，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中，這磁場的方向垂直于D形盒的底面。第6頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月組成:①兩個D形盒②大型電磁鐵③高頻交流電源電場作用：用來加速帶電粒子磁場作用：用來使粒子回旋從而能被反復(fù)加速第7頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月回旋加速器V0V1V2V3V4V51、粒子每經(jīng)過一個周期，電場加速幾次？電場是恒定的還是周期變化的？帶電粒子在兩D形盒中回旋周期跟兩盒狹縫之間高頻電場的變化周期有何關(guān)系？3、將帶電粒子在狹縫之間的運(yùn)動首尾連接起來是一個初速度為零的勻加速直線運(yùn)動2、帶電粒子每經(jīng)電場加速一次，回旋半徑就增大一次，

每次增加的動能為：?EK=qU

所有各次半徑之比為：1::第8頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月回旋加速器V0V1V2V3V4V5

對于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半徑是相同的。最大動能？回旋周數(shù)？所需時間？第9頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：回旋加速器利用兩D形盒窄縫間的電場使帶電粒子加速，利用D形盒內(nèi)的磁場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，帶電粒子所能獲得的最終能量與B和R有關(guān)，與U無關(guān)．交變電壓的周期粒子獲得最大速度粒子獲得最大動能與加速電壓無關(guān)！第10頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月已知D形盒的直徑為D，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，交變電壓的電壓為U，求：（1）從出口射出時，粒子的動能Ek=？（2）要增大粒子的最大動能可采取哪些措施？DV=？UB第11頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月

D越大，EK越大，是不是只要D不斷增大，EK

就可以無限制增大呢？實(shí)際并非如此．例如：用這種經(jīng)典的回旋加速器來加速粒子，最高能量只能達(dá)到20兆電子伏．這是因?yàn)楫?dāng)粒子的速率大到接近光速時，按照相對論原理，粒子的質(zhì)量將隨速率增大而明顯地增加，從而使粒子的回旋周期也隨之變化，這就破壞了加速器的同步條件．第12頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月例：關(guān)于回旋加速器中電場和磁場的作用的敘述，正確的是()A、電場和磁場都對帶電粒子起加速作用B、電場和磁場是交替地對帶電粒子做功的C、只有電場能對帶電粒子起加速作用D、磁場的作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運(yùn)動CD第13頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月下列關(guān)于回旋加速器的說法中，正確的是（）A．D形盒內(nèi)既有勻強(qiáng)磁場，又有勻強(qiáng)電場B．電場和磁場交替使帶電粒子加速C．磁場的作用是使帶電粒做圓周運(yùn)動，獲得多次被加速的機(jī)會D．帶電粒子在D形盒中運(yùn)動的軌道半徑不斷增大，周期也不斷增大C第14頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月例：一回旋加速器，可把質(zhì)子加速到v，使它獲得動能EK（