复合场实际应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,关于速度选择器总结:,(1)任何一个正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。,(2)带电粒子必须以唯一确定的速度(包括+,大小、方向)才能匀速(或者说沿直线)通刈,过速度选择器。否则将发生偏转。,(3)这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少,(4)只有一个入口一个出口,入口和出口不能颠倒。,若vBqv,带电粒子向电场力方向偏转,电场,力做正功,动能将增大,洛伦兹力也将增大,粒子的轨,迹既不是抛物线,也不是圆,而是一条复杂曲线;,若vv,将向洛伦兹力方向偏转,电场力将做负功,动能将减小,洛伦兹力也将减小,轨迹是一条复杂曲线,复合场实际应用关于速度选择器总结:,(1)任何一个正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。,(2)带电粒子必须以唯一确定的速度(包括+,大小、方向)才能匀速(或者说沿直线)通刈,过速度选择器。否则将发生偏转。,(3)这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少,(4)只有一个入口一个出口,入口和出口不能颠倒。,若vBqv,带电粒子向电场力方向偏转,电场,力做正功,动能将增大,洛伦兹力也将增大,粒子的轨,迹既不是抛物线,也不是圆,而是一条复杂曲线;,若vv,将向洛伦兹力方向偏转,电场力将做负功,动能将减小,洛伦兹力也将减小,轨迹是一条复杂曲线,练习1:在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强,磁场,一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中,射出时粒子的动能减少了,为了使粒子射出时动能增,加,在不计重力的情况下,可采取的办法是:,A.增大粒子射入时的速度,B减小磁场的磁感应强度,BC,C.增大电场的电场强度,D改变粒子的带电性质,练习2:如图所示,水平放置的两个平行金属板MN,PQ间存在匀强电场和匀强磁场。M板带正电,PQ板带负,电,磁场方向垂直纸面向里。一带电微粒只在电场力和,洛伦兹力作用下,从I点由静止开始沿曲线IK运动,到,达K点时速度为零,J是曲线上离MN板最远的点。有以下,几种说法:,在点和点的加速度大小相等,方向相同A,在J点微粒受到的电场力小于洛伦兹力,在J点微粒受到的电场力等于洛伦兹力,其中正确的是(,A.,B.,C.,D.,分析:运动到K点后,粒子的轨迹怎样?,练习1:在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强,磁场,一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中,射出时粒子的动能减少了,为了使粒子射出时动能增,加,在不计重力的情况下,可采取的办法是:,A.增大粒子射入时的速度,B减小磁场的磁感应强度,BC,C.增大电场的电场强度,D改变粒子的带电性质,练习2:如图所示,水平放置的两个平行金属板MN,PQ间存在匀强电场和匀强磁场。M板带正电,PQ板带负,电,磁场方向垂直纸面向里。一带电微粒只在电场力和,洛伦兹力作用下,从I点由静止开始沿曲线IK运动,到,达K点时速度为零,J是曲线上离MN板最远的点。有以下,几种说法:,在点和点的加速度大小相等,方向相同A,在J点微粒受到的电场力小于洛伦兹力,在J点微粒受到的电场力等于洛伦兹力,其中正确的是(,A.,B.,C.,D.,分析:运动到K点后,粒子的轨迹怎样?,带电粒子在复合场中运动的典型应用,应用2、质谱仪,767473,S,思考:1)质谱仪的工作原理是什么?,粒子加速速度选择(过滤一粒子偏转(分开),2)质谱仪的主要作用是什么?,测定带电粒子的质量和分析同位素,这就是丹普斯特(Dempster)设计的质谱仪的原理。,离子源,mv,2/2=qU(1),电势差U,mV/R=qvB(2),m=qB2R2/2U(3),x,xxx均匀磁场B如果B、u和q是已知的,测出R后就可由(3)式算,出带电粒子的质量,器,质谱仪是测定带电粒子质量的仪,班布瑞基(Bainbridge)设计的质谱仪的原理,S,eE=evB,R=mv/q,qB,照相板,m=qbr/v,离,电势差U,斯,特,如果B、V和q是已知质,的,测出R后就可算,仪,xx均匀磁场B,出带电粒子的质量。,X,例、质谱仪是用来测定带电粒子的质量和分析同位素,的装置。如图所示,电容器两极相距为d,两板间电压,为u,极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1,一束电,荷量相同的带正电的粒子沿电容器后的中线平行于极,板射入电容器,沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁,场B2,结果分别打在感光片上的a、b两点,设a、b两,点之间的距离为X,粒子所带的电量为q。不计重力。,求,(1)粒子进入匀强磁场时的速度v,(2)打在两点的粒子的质量之差Am。,。,应用3、回旋加速器,(1)有关物理学史知识和回旋加速器的基本结构和原理,回旋加速器(劳伦斯1939获 Nobel prize)r=2m,B,B,ANA3AS A,A A4A2 Ao,AlA3)As,回旋加速器的D形盒,回旋加速器原理,a、原理:,磁场什么作用?使粒子在D形盒内偏转,2)电场什么作用?重复多次对粒子加速,3)最终速度取决于什么量?D形盒的最大半径,(4交变电压的周期有什么要求?,交变电压的周期粒,交变电压频率=粒子回旋频率子圆周运动的周周,(5加速器内的时间取决于什么,E,B2n2rn为回旋加速,器的斗,E 2m TTB,t=n7,au,B,2,回旋加速器原理,回旋加速器,例6:回旋加速器的D形盒的半径为R,用来加速质量为m,带,电量为q的质子,使质子由静止加速到能量为E后,由A孔射出,求,(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小,(2)设两D形盒间的距离为d,其间电压为U,加速到上述,能量所需回旋周数,(3)加速到上述能量所需时间(不计通过缝隙的时间)。,