高中物理《回旋加速器》ppt課件

1、盤旋加速器盤旋加速器用什么方法可以加速帶電粒子呢用什么方法可以加速帶電粒子呢? ?可以利用電場可以利用電場如右圖如右圖:可以獲得的動能可以獲得的動能:Ek=1/2mv2=qU 我們是不是可以多加幾個電場來對粒子進我們是不是可以多加幾個電場來對粒子進展加速呢展加速呢?1932年年,美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了盤旋加速器美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了盤旋加速器,1939年年由于此項發(fā)明還獲得了諾貝爾物理學(xué)獎由于此項發(fā)明還獲得了諾貝爾物理學(xué)獎.如以下圖如以下圖:下面請同窗門看書回答以下三個問題下面請同窗門看書回答以下三個問題: :1、加速器分為哪幾種？2、盤旋加速器是有哪幾部分構(gòu)成？3、盤旋加速器的任務(wù)原理？

2、加速器分：直線加速器和盤旋加速器盤旋加速器的構(gòu)造：D形盒 強電磁鐵 交 流電源 粒子源 引出安裝 1、磁場的作用：是使粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)2、電場的作用：加速帶電粒子3、加速的條件：交流電源周期與粒子勻速圓周運動的周期一樣 即T0=T磁=2m/qB 加速器的任務(wù)原理：D形盒形盒交流電源交流電源盤旋加速器盤旋加速器 優(yōu)點：優(yōu)點： 體積小體積小缺陷：帶電粒子的能量不缺陷：帶電粒子的能量不能很高能很高我國我國1989年投入運轉(zhuǎn)的高能粒子加速器年投入運轉(zhuǎn)的高能粒子加速器-北京正北京正負離子對撞機負離子對撞機,全長全長200多米的直線加速器多米的直線加速器.它可使它可使粒子的能量高達粒子的能量高達28億電子伏特

3、億電子伏特直線加速器直線加速器 優(yōu)點優(yōu)點:可以獲得相當(dāng)高能量的可以獲得相當(dāng)高能量的粒子粒子缺陷缺陷:占地面積太大占地面積太大穩(wěn)定練習(xí)穩(wěn)定練習(xí)盒內(nèi)有無電場盒內(nèi)有無電場?離子在盒內(nèi)做何種運動離子在盒內(nèi)做何種運動?所加交流電頻率應(yīng)是多大所加交流電頻率應(yīng)是多大,離子角離子角速度為多大速度為多大?離子分開加速器時速度為多大離子分開加速器時速度為多大,最最大動運為多少大動運為多少?設(shè)兩設(shè)兩D形盒間電場的電勢差為形盒間電場的電勢差為U,其電場均勻其電場均勻(粒子在電場中的加速時粒子在電場中的加速時間可忽略間可忽略),求加速到上述能量所需求加速到上述能量所需時間時間?例例:盤旋回加速器是用來加速一群粒子使它獲

4、得很大動能的儀器盤旋回加速器是用來加速一群粒子使它獲得很大動能的儀器,其中心部分是兩個其中心部分是兩個D形扁盒形扁盒,兩盒分別和一高頻率電源兩極接觸兩盒分別和一高頻率電源兩極接觸,以以便在盒間的窄縫中構(gòu)成勻強電場便在盒間的窄縫中構(gòu)成勻強電場,使粒子每穿過狹縫都得到加速使粒子每穿過狹縫都得到加速,兩盒放在勻強磁場中兩盒放在勻強磁場中,磁場強度為磁場強度為B,磁場方向垂直于盒底面磁場方向垂直于盒底面,離子離子源置于盒圓心附近源置于盒圓心附近,假設(shè)離子源射出的離子電量為假設(shè)離子源射出的離子電量為q,質(zhì)量為質(zhì)量為m,粒子粒子最大盤旋半徑最大盤旋半徑Rm,其運動軌跡如圖其運動軌跡如圖,問問:思索思索練習(xí)：加速器的練習(xí)：加速器的D形盒半徑為形盒半徑為R=0.60m,兩盒間距為兩盒間距為d=0.01cm,用它來加速質(zhì)子用它來加速質(zhì)子時可使每個質(zhì)子獲得的最大能量為時可使每個質(zhì)子獲得的最大能量為4.0Mev,加速電壓為加速電壓為 u=2.0 x 104 V,求求:(1)該加速器中偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度該加速器中偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度B(2)質(zhì)子在質(zhì)子在D形盒中運動時間形盒中運動時間(3)在整個加速過程中在整個加速過程中,質(zhì)子在電場中運質(zhì)子在電場中運動的時間動的時間(知質(zhì)子的質(zhì)量為知質(zhì)子的質(zhì)量為m=1.67 x