高中物理課件回旋加速

1、回旋加速器回旋加速器磁場磁場-回旋加速器回旋加速器原理原理 用什么方法可以加速帶電粒子用什么方法可以加速帶電粒子? ? qumvek221磁場磁場-回旋加速器回旋加速器磁場磁場-回旋加速器回旋加速器電場交替變化與帶電粒子運動應滿足同步條件電場交替變化與帶電粒子運動應滿足同步條件利用電場加速帶電粒子；利用電場加速帶電粒子；通過多級加速獲得高能粒子；通過多級加速獲得高能粒子；將加速電場以外的區(qū)域靜電屏蔽；將加速電場以外的區(qū)域靜電屏蔽；采用交變電源提供加速電壓；采用交變電源提供加速電壓；獲得高能粒子的一臺加速器應具備獲得高能粒子的一臺加速器應具備條件條件磁場磁場-回旋加速器回旋加速器北京正負電子對撞

2、機北京正負電子對撞機磁場磁場-回旋加速器回旋加速器磁場磁場-回旋加速器回旋加速器歷史與發(fā)展歷史與發(fā)展 19291929年，勞倫斯發(fā)明了后來被稱為回旋加速器的年，勞倫斯發(fā)明了后來被稱為回旋加速器的“原子擊破原子擊破器器”，19321932年建成世界第一臺回旋加速器。這是一種有奇特效能的年建成世界第一臺回旋加速器。這是一種有奇特效能的能夠加速帶電粒子的裝置。以后逐漸加大尺寸，在許多地方建成了能夠加速帶電粒子的裝置。以后逐漸加大尺寸，在許多地方建成了一系列回旋加速器，致使他在加利福尼亞州伯克利的輻射實驗室成一系列回旋加速器，致使他在加利福尼亞州伯克利的輻射實驗室成為世界物理學家參觀學習的基地。為世界

3、物理學家參觀學習的基地。 勞倫斯還大力宣傳推廣用加速器中產生的放射性同位素或中子勞倫斯還大力宣傳推廣用加速器中產生的放射性同位素或中子來治療癌癥等疑難病。由于在回旋加速器及其應用技術方面的成就，來治療癌癥等疑難病。由于在回旋加速器及其應用技術方面的成就，勞倫斯獲得勞倫斯獲得19391939年度諾貝爾物理獎。年度諾貝爾物理獎。 在二戰(zhàn)美國研制原子彈期間，勞倫斯從事過用電磁法分離鈾在二戰(zhàn)美國研制原子彈期間，勞倫斯從事過用電磁法分離鈾235235，以及用加速器生產钚，以及用加速器生產钚239239的實驗研究，為探尋獲取美國首批的實驗研究，為探尋獲取美國首批原子彈的裝料途徑做出了獨特的貢獻。到原子彈的

4、裝料途徑做出了獨特的貢獻。到19481948年，由勞倫斯建議制年，由勞倫斯建議制造的大型回旋加速器已能提供造的大型回旋加速器已能提供粒子束、氘粒子束和質子束。同年粒子束、氘粒子束和質子束。同年初，物理學家加德西和拉蒂斯用回旋加速器的初，物理學家加德西和拉蒂斯用回旋加速器的380mev 380mev 的的粒子找粒子找到了介子，不久美國即開始建造第一座到了介子，不久美國即開始建造第一座介子工廠。從此，開創(chuàng)了介子工廠。從此，開創(chuàng)了一個高能物理的新時代。由于勞倫斯的倡議和推動，美國加利福尼一個高能物理的新時代。由于勞倫斯的倡議和推動，美國加利福尼亞大學建造了一臺亞大學建造了一臺6gev6gev高能質子

5、同步穩(wěn)相加速器。物理學家們在這高能質子同步穩(wěn)相加速器。物理學家們在這臺巨型加速器上進行高能物理研究，完成了一系列重大發(fā)現。臺巨型加速器上進行高能物理研究，完成了一系列重大發(fā)現。 磁場磁場-回旋加速器回旋加速器例題例題 回旋加速器是用來加速帶電粒子的儀器回旋加速器是用來加速帶電粒子的儀器, ,其核心部分其核心部分是兩個是兩個d d形盒形盒, ,兩盒分別接在高頻交流電源的兩極上兩盒分別接在高頻交流電源的兩極上, ,以便以便在盒間的窄縫中形成電場在盒間的窄縫中形成電場. .使離子每次經過窄縫時都得到使離子每次經過窄縫時都得到加速加速. .兩盒放在勻強磁場中兩盒放在勻強磁場中, ,磁感應強度方向垂直于

6、盒底磁感應強度方向垂直于盒底面面, ,離子源置于盒的圓心附近離子源置于盒的圓心附近, ,若離子源射出的離子電量若離子源射出的離子電量為為q,q,質量為質量為m,m,離子的最大回旋半徑為離子的最大回旋半徑為r,r,問問: : (1)(1)盒內有無電場盒內有無電場? ? (2)(2)離子在盒內做什么運動離子在盒內做什么運動? ?角速度多大角速度多大? ? (3)(3)所加交流電的頻率多大所加交流電的頻率多大? ? (4)(4)離子離開加速器時的最大動能多大離子離開加速器時的最大動能多大? ? (5)(5)設設d d形盒間的電場的電勢差為形盒間的電場的電勢差為u,u,則離子達到上述能量則離子達到上述

7、能量需要回旋多少周需要回旋多少周? ?磁場磁場-回旋加速器回旋加速器例題例題回旋加速器回旋加速器的的d d形盒的半徑為形盒的半徑為r r，用來加速質量為，用來加速質量為m m，帶電量為帶電量為q q 的質子，使質子由靜止加速到能量為的質子，使質子由靜止加速到能量為e e 后，由后，由a a 孔射出。求孔射出。求： （1 1）加速器中勻強磁場加速器中勻強磁場b b 的方向和大小。的方向和大小。 解解：（：（1）由）由 qvb=mv2 /re=1/2mv2qrmeb2磁場磁場-回旋加速器回旋加速器例題例題回旋加速器回旋加速器 的的d d形盒的半徑為形盒的半徑為r r，用來加速質量為，用來加速質量為m m，帶電量為，帶電量為q q 的質子，使質子由靜止加速到能量的質子，使質子由靜止加速到能量為為e e 后，由后，由a a 孔射出。求孔射出。求：（2 2）設兩）設兩d d形盒間的距離為形盒間的距離為d d，其間電壓為，其間電壓為u u，加速，加速到上述