带电粒子在匀强磁场中的运动.ppt

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1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动问题1：带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）匀速直线运动洛仑兹力提供向心力:圆周运动的周期:联立以上两式得:亥姆霍兹线圈电子枪加速电压选择挡磁场强弱选择挡洛伦兹力演示仪例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如下图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定A．粒子从a到b，带正电B．粒子从a到b，带负电C．粒子从b

2、到a，带正电D．粒子从b到a，带负电C应用一：质谱仪求粒子比荷、质量和分离同位素例1一个质量为m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为零,然后经过S3进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上.(1)求粒子进入磁场时的速率.(2)求粒子在磁场中的轨道半径.DAUS1S2S3B767372可见半径不同意味着比荷不同，意味着它们是不同的粒子这就是质谱仪的工作原理质谱仪原理分析1、质谱仪:是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具2、工作原理将质量不等、电荷数相等的带

3、电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子质量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类质谱仪的两种装置⑴带电粒子质量m,电荷量q,由电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,设轨道半径为r,则有：NUOMB可得⑵带电粒子质量m,电荷量q,以速度v穿过速度选择器(电场强度E，磁感应强度B1),垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场.设轨道半径为r,则有：MB2EB1NqE=qvB1可得：均可测定荷质比应用二：回旋加速器1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高

4、能量的粒子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖．回旋加速器回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子2、原理用磁场控制轨道、用电场进行加速+-+-~回旋加速器回旋加速器交变回旋加速器交变电压的周期TE=粒子在磁场中运动的周期TBDv=？UB解：当粒子从D形盒出口飞出时，粒子的运动半径=D形盒的半径回旋加速器Dv=？UB回旋加速器问题6：D越大，EK越大，是不是只要D不断增大，EK就可以无限制增大呢?回旋加速器美国费米实验室加速器