帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用

1、,,質(zhì)譜儀,1.構(gòu)造,①帶電粒子注入器,②加速電場(chǎng)（U）,③速度選擇器（E、B1),④偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（B2),⑤照相底片,,利用電場(chǎng)使粒子加速,粒子獲得動(dòng)能,回旋加速器,一、直線加速器,一級(jí),二級(jí),三級(jí),n級(jí),粒子獲得的能量：E=nqU,,直線加速器,直線加速器可使粒子獲得足夠大的能量．但它占地太長(zhǎng)，能否既讓帶電粒子多次加速，獲得較高能量，又盡可能減少占地長(zhǎng)度呢？,二、回旋加速器,結(jié)構(gòu)：兩個(gè) D 形金屬扁盒，在其上加有磁場(chǎng)和交變的電場(chǎng)。將一粒

2、子置于兩個(gè) D形盒的縫隙處。,二、回旋加速器,演 示,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,A’,B,B’,A1,A’1,B1,B’1,,,,,,回旋加速器的原理,加速條件： 交變電壓的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等。,每一個(gè)周期加速兩次.,2.電場(chǎng)加速過(guò)程中,時(shí)間極短,可忽略,討論：加速粒子的最終能量由哪些因素決定 ？,若D形盒半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度B.粒子最終速度：,所獲動(dòng)能為：,提高加速粒子最后的能量的

3、方法： 增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B 增大加速器的半徑R,近幾十年，加速器的能量每10年提高一個(gè)量級(jí)，加速器的尺寸由數(shù)米增加到數(shù)十公里。,目前世界上最大的回旋加速器在美國(guó)費(fèi)米加速實(shí)驗(yàn)室，環(huán)形管道的半徑為2公里。產(chǎn)生的高能粒子能量為5000億電子伏特。,速度選擇器,在電、磁場(chǎng)中，若不計(jì)重力，則：,1.速度選擇器只選擇速度，與電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)；2.注意電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向搭配。,1、如果粒子所帶電荷變?yōu)樨?fù)電荷，仍從左向右入射，此裝置是否還能作為速度

4、選擇器使用？,思考討論：,2、如果帶電粒子從右向左入射，此裝置是否能作為速度選擇器用,3、如果此裝置中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向同時(shí)反向，此裝置是否可以作速度選擇器用？如果可以，那么粒子應(yīng)該從哪個(gè)方向入射？,當(dāng)v>E/B粒子向哪個(gè)方向偏？當(dāng)v<E/B粒子向哪個(gè)方向偏？,霍爾效應(yīng),Eq=Bqv,I=nqvS=nqvhd,U=Eh=Bvh,,,,,,,h,A,A′,I,,v,× × × 

5、5; ×× × × × ×× × × × ×× × × × ×,1879年美國(guó)物理學(xué)家E.H霍爾觀察到，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直的時(shí)候，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差的