洛倫茲力的應(yīng)用

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

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

由動(dòng)能定理得帶電粒子經(jīng)n極的電場(chǎng)加速后增加的動(dòng)能為：3．直線(xiàn)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(xiàn)加速器受到一定的限制．1966年建成的美國(guó)斯坦福電子直線(xiàn)加速器管長(zhǎng)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(yè)，課件共15頁(yè)，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(xiàn)加速器占地太大，能不能讓它小一點(diǎn)？第4頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1932年，美國(guó)物理學(xué)家勞侖斯發(fā)明了回旋加速器，從而使人類(lèi)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(jiǎng)．（二）.回旋加速器第5頁(yè)，課件共15頁(yè)，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(kāi)的兩半，每半個(gè)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(gè)交變電場(chǎng)。由于電屏蔽效應(yīng)，在每個(gè)D形盒的內(nèi)部電場(chǎng)很弱。D形盒裝在一個(gè)大的真空容器里，整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，這磁場(chǎng)的方向垂直于D形盒的底面。第6頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組成:①兩個(gè)D形盒②大型電磁鐵③高頻交流電源電場(chǎng)作用：用來(lái)加速帶電粒子磁場(chǎng)作用：用來(lái)使粒子回旋從而能被反復(fù)加速第7頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月回旋加速器V0V1V2V3V4V51、粒子每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，電場(chǎng)加速幾次？電場(chǎng)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(chǎng)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(dòng)首尾連接起來(lái)是一個(gè)初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)2、帶電粒子每經(jīng)電場(chǎng)加速一次，回旋半徑就增大一次，

每次增加的動(dòng)能為：?EK=qU

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

對(duì)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(dòng)能？回旋周數(shù)？所需時(shí)間？第9頁(yè)，課件共15頁(yè)，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(chǎng)使帶電粒子加速，利用D形盒內(nèi)的磁場(chǎng)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(wú)關(guān)．交變電壓的周期粒子獲得最大速度粒子獲得最大動(dòng)能與加速電壓無(wú)關(guān)！第10頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已知D形盒的直徑為D，勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shí)，粒子的動(dòng)能Ek=？（2）要增大粒子的最大動(dòng)能可采取哪些措施？DV=？UB第11頁(yè)，課件共15頁(yè)，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(wú)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(lái)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(shí)，按照相對(duì)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(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：關(guān)于回旋加速器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用的敘述，正確的是()A、電場(chǎng)和磁場(chǎng)都對(duì)帶電粒子起加速作用B、電場(chǎng)和磁場(chǎng)是交替地對(duì)帶電粒子做功的C、只有電場(chǎng)能對(duì)帶電粒子起加速作用D、磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)CD第13頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下列關(guān)于回旋加速器的說(shuō)法中，正確的是（）A．D形盒內(nèi)既有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，又有勻強(qiáng)電場(chǎng)B．電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替使帶電粒子加速C．磁場(chǎng)的作用是使帶電粒做圓周運(yùn)動(dòng)，獲得多次被加速的機(jī)會(huì)D．帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不斷增大，周期也不斷增大C第14頁(yè)，課件共15頁(yè)，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(dòng)能EK（