洛伦兹力、带电粒子在磁场中运动、霍尔效应.ppt

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,8-5,带电粒子在电、,磁场中的运动,一、洛仑兹力,一带电量为,q,的粒子，以速度,v,在磁场中运动时，磁场对运动电荷的作用力，叫,洛仑兹力。,大小,方向,力与速度方向垂直,。,不能改变速度大小，,只能改变速度方向。,粒子在同时存在电场和磁场的空间运动时，其受的合力：,电场力,磁场力,洛仑兹关系式,二,、,带电粒子在磁场中的运动,粒子做直线运动,粒子做匀速率圆周运动,T,与,R,、,V,无关,q,R,螺距,h,：,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,1,、磁聚焦,（,洛伦兹力不做功,）,洛伦兹力,与 不垂直,螺距,三 带电粒子在电、磁场中应用举例,螺距,回旋半径与,有关，但螺距相同，即以相同的,v,不同的,（,均很小）由,A,点出发的电子，经过一周期,T,后，会聚于,P,点,很小时，,24,磁聚焦,在均匀磁场中点,A,发射一束初速度相差不大的带电粒子，它们的 与,之间的夹角 不同，但都较小，这些粒子沿半径不同的螺旋线运动，因螺距近似相等，相交于屏上同一点，此现象称为磁聚焦,.,应用,电子光学，电子显微镜等,.,2,、回旋加速器,1932,年劳伦斯研制第一台回旋加速器的,D,型室,.,此加速器可将质子和氘核加速到,1 MeV,的能量，为此,1939,年劳伦斯获诺贝尔物理学奖,.,回旋加速器原理图,N,S,B,O,N,是原子核物理、高能物理等实验获得高能粒子,的一种基本设备,D,型电极,由,D,1,、,D,2,封在,高度真空的半圆形铜盒构成,高频振荡器,回旋加速器原理图,N,S,B,O,N,当粒子从,D,1,出来进入空隙，空隙中电场反向，使电子加速，并在,D,2,以较大半径,当粒子被加速到接近光束时，需考虑相对论效应（课后自己阅读）,我国于,1994,年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素,.,是用磁场和电场的各种组合来达到把,电荷量相等而质量不等,的粒子分开的仪器,应用：,测定荷质比、研究同位素,倍恩勃立奇（,Bainbridge,质谱仪结构,3,、,质谱仪,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,-,+,速度选择器,照相底片,质谱仪的示意图,倍恩勃立奇（,Bainbridge,）,离子源产生的离子经,S,1,、,S,2,间加速电场后，进入,P,1,、,P,2,间狭缝（,P,1,、,P,2,有均匀电场,、磁场）,P,1,、,P,2,间电场力与磁场力反向,粒子才能无偏转通过,P,1,、,P,2,间从,S,0,射出,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,-,+,速度选择器,照相底片,质谱仪的示意图,对那些速度比 大或小,的离子，都会发生偏转落到,P,1,、,P,2,这种装置,速度选择器,S,0,以外仅有磁场,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,速度选择器,照相底片,质谱仪的示意图,从,S,0,出来的粒子，在磁场,B,中依,m,不同，做半径不同的圆周运动。底片上不同位置可算出粒子的相应质量。能精确测同位素的,相对原子量。,四、霍耳效应,厚度,d,宽为,b,的导电薄片，沿,x,轴通有电流强度,I,，当在,y,轴方向加以匀强磁场,B,时，在导电薄片两侧,产生一电位差,，这一现象称为,霍耳效应,R,H,-,霍耳系数,霍耳效应原理,导体中的,载流子,在磁场中运动受到洛仑兹力,q0,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,此时载流子将作匀速直线运动，同时 两侧停止电荷的继续堆积，从而在 两侧建立一个稳定的电势差,形成电流的,运动电荷,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,q0,时，,R,H,0,(2),q0,时，,R,H,0,37,I,+,+,-,P,型半导体,+,-,霍耳效应的应用,（,2,）,测量磁场,霍耳电压,（,1,）,判断半导体的类型,+,-,N,型半导体,-,I,+,-,课堂练习,基础训练,16,