人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件.ppt

1、 m+qEk=1/2mv2=qu实际电压值不可能太高实际电压值不可能太高如何突破电压限制如何突破电压限制?m+q u u u存在减速电场存在减速电场如何消除减速电场？如何消除减速电场？KnnnEmvnqumvmvqumvmvqumvqu22121212212121222121210m+q+-U人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件(1)利用电场加速电场加速带电粒子;(2)通过多级加速多级加速获得高能粒子;(3)将加速电场以外的区域静电屏蔽静电屏蔽;(4)采用交变电源交变电源提供加速电压;(5)电场交替变化与带电粒子运动应满足同步条件同步条件.人教版物理

2、高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件北京正负电子对撞机北京正负电子对撞机直线加速器缺点直线加速器缺点:所占空间大所占空间大 耗材多耗材多 耗资大耗资大人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件年，美年，美国物理学家劳伦国物理学家劳伦斯（斯（）发明了回旋加速发明了回旋加速器，并为此获得器，并为此获得了年诺了年诺贝尔物理学奖贝尔物理学奖人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件回旋加速器的工作原理：回旋加速器的工作原理：人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋

3、加速器课件回旋加速器的基本组成部分回旋加速器的基本组成部分:(1)粒子源粒子源(2)两个两个D形金属盒形金属盒(3)匀强磁场匀强磁场(4)高频电源高频电源(5)粒子引出装置粒子引出装置(6)真空容器真空容器人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件回旋加速器各组成部分的作用回旋加速器各组成部分的作用:(3)两个两个D形金属盒相当于两个电极形金属盒相当于两个电极,在窄缝在窄缝间形成电场间形成电场(缝窄缝窄,带电粒子的运动时间才带电粒子的运动时间才可忽略可忽略)同时同时D形金属盒起屏蔽作用形金属盒起屏蔽作用,盒内无盒内无电场电场(4)高频电源提供交变电压高频电

4、源提供交变电压(1)电场的加速电场的加速 (2)磁场的偏转磁场的偏转人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件交变电压的方向每周期改变两次；交变电压的方向每周期改变两次；带电粒子每运动一周需要改变电压带电粒子每运动一周需要改变电压方向两次；方向两次；交变电压的周期带电粒子在磁交变电压的周期带电粒子在磁场中运动的周期场中运动的周期交交磁磁人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件qBmvr qBmTt2形盒的半径指回旋加速器其中DRmqBRvm（）带电粒子在（）带电粒子在D形盒中的轨道半径形盒中的轨道半径:（）带电粒子每

5、次在每个（）带电粒子每次在每个D形盒中的运动时间形盒中的运动时间:（）带电粒子从加速器飞出时的速度：（）带电粒子从加速器飞出时的速度：人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件nqumvEK2max21（）带电粒子从加速器飞出时的动能：（）带电粒子从加速器飞出时的动能：(a)由由EK=nqu可知可知:n加速次数越多，加速次数越多，u越大，越大，就越大就越大注意：注意：加速加速电压越大电压越大，带电粒子每次，带电粒子每次加速的加速的动能增量越大动能增量越大，回旋半径回旋半径也也增大得越多增大得越多，导致带电粒子在形盒中的导致带电粒子在形盒中的回旋次数越少回旋

6、次数越少；反之，；反之，加速电压越小，回旋次数越多可见加速电压越小，回旋次数越多可见加速电压加速电压只只影响带电粒子加速的总次数，并影响带电粒子加速的总次数，并不影响不影响引出速度引出速度和相应的和相应的动能动能人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件(b)由由mv2q2B2R2/2m可知：可知：越大，越大，越大，越大，就越大就越大 注意注意：虽然洛伦兹力不做功，但带电粒子：虽然洛伦兹力不做功，但带电粒子从加速器飞出时的从加速器飞出时的最大动能最大动能却却与磁感应强度有关与磁感应强度有关；虽然电场使带电粒子加速，但粒子的最大动能却虽然电场使带电粒子加速，

7、但粒子的最大动能却与缝隙间的加速电压无关与缝隙间的加速电压无关人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件（）带电粒子在回旋加速器中的（）带电粒子在回旋加速器中的总总运动时间：运动时间：（a）若忽略带电粒子在电场中的运动时间）若忽略带电粒子在电场中的运动时间),(2动周期带电粒子在磁场中的运为为加速次数其中TnTnt（b）若考虑带电粒子在电场中的运动时间，）若考虑带电粒子在电场中的运动时间，（且假设电场是等间距的匀强电场）（且假设电场是等间距的匀强电场）.,:,221221为极板间电压为加速电压为加速次数其中则动运动视作匀加速直线运将带电粒子在电场中的电电磁

8、总duntmdquatndttt人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件回旋加速器的缺点：最高能量只能达到最高能量只能达到20兆电子伏特兆电子伏特.因为当带电粒子的速率大到接近光速时因为当带电粒子的速率大到接近光速时,按照相对论原理按照相对论原理,粒子的粒子的质量随速率增大而明质量随速率增大而明显增加显增加,从而使粒子的回旋周期也随之变化从而使粒子的回旋周期也随之变化,破破坏了坏了加速器的加速器的同步条件同步条件.人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件一些新型的加速器一些新型的加速器人教版物理高二上册选修磁场回旋

9、加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件例：年初，我国投入运行的高能粒子加速器可以把电子的能量加速到.GeV，若每级的加速电压为.，则需经过几级加速？人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件例：已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度B=1.5 T，D形盒的半径为R=60 cm，两盒间电压u=2104 V，今将粒子从近于间隙中心某处向D形盒内近似等于零的初速度，垂直于半径的方向射入，若电场均匀，求：（1）忽略粒子在电场中的运动时间，（2）不忽略粒子在电场中的运动时间，粒子在加速器内运行的时间的最大可能值.人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件小结：小结：回旋加速器的几点注意各组成部分的作用基本结构工作原理回旋加速器多级加速一级加速直线加速器,4;,3;,2;,1人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件人教版物理高二上册选修磁场回旋加速器课件