第六节回旋加速器.ppt

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,*,第六节 回旋加速器,阅读课文，然后回答以下问题：,问题,1,用什么方法可把带电粒子加速？,利用加速电场给带电粒子加速,.,由动能定理,W,=,Ek,问题,2,带电粒子一定，即,q/m,一定，要使带电粒子获得的能量增大，可采取什么方法？,带电粒子一定，即,q/m,一定，要使带电粒子获得的能量增大，可增大加速电场两极板间的电势差,问题,3,实际所加的电压，能不能使带电粒子达到所需的能量？,多级加速,带电粒子增加的动能,E,=,=,qu,=,qu,1,+,qu,2,+,qu,n,=,q,(,u,1,+,u,2,+,u,3,+.+u,n,),尽管粒子的速率和半径一次比一次增大，运动周期,T,却始终不变,为什么？,如果在直线,AA,、,A,A,处加一个交变电场，使它以相同的周期,T,往复变化，那就可以保证粒子每经过直线,AA,和,A,A,时都正好赶上适合的电场方向而被加速,.,1.,回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子的装置,2.,回旋加速器的工作原理,.,（,1,）磁场的作用：,带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时，只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,（,2,）电场的作用：,加速就是在电场这个区域完成的,.,（,3,）交变电压：,在狭缝处加一个周期与,T,=2,m/qB,相同的交变电压,阅读课文后回答下列问题：,1.,D,形金属扁盒的主要作用是什么？,2.,在加速区有没有磁场？对带电粒子加速有没有影响？,3.,粒子所能获得的最大能量与什么因素有关？,起到静电屏蔽作用，使得盒内空间的电场极弱，这样就可以使运动的粒子只受洛伦兹力的作用做匀速圆周运动,在加速区域中也有磁场，但由于加速区间距离很小，磁场对带电粒子的加速过程的影响很小，因此，可以忽略磁场的影响,.,带电粒子获得的最大能量与,D,形盒半径有关,.,由于受,D,形盒半径,R,的限制，带电粒子在这种加速器中获得的能量也是有限的,继续阅读课文，回答以下问题,使用回旋加速器加速带电粒子有何局限性？,在粒子的能量很高的时候，它的运动速度接近于光速，按照狭义相对论（以后会介绍），这时粒子的质量将随着速率的增加而显著地增大，粒子在磁场中回旋一周所需的时间要发生变化，交变电场的频率不再跟粒子运动的频率一致，这就破坏了加速器的工作条件，进一步提高粒子的速率就不可能了,三、课堂练习,2,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,=210,4,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，求粒子在加速器内运行的时间的最大可能值,.,课堂练习,2,解析：带电粒子在做圆周运动时，其周期与速度和半径无关，每一周期被加速两次，每次加速获得能量为,qu,，只要根据,D,形盒的半径得到粒子具有的最大能量，即可求出加速次数，进而可知经历了几个周期，从而求总出总时间,.,粒子在,D,形盒中运动的最大半径为,R,则,R,=,mv,m,/,qB,，,v,m,=,RqB/m,则其最大动能为：,E,km,=,粒子被加速的次数为：,n,=,E,k,m,/,qu,=,B,2,qR,2,/2,m,u,则粒子在加速器内运行的总时间为：,t,=,n,=4.310,-5,s,