高中物理《回旋加速器》ppt课件

1、盘旋加速器盘旋加速器用什么方法可以加速带电粒子呢用什么方法可以加速带电粒子呢? ?可以利用电场可以利用电场如右图如右图:可以获得的动能可以获得的动能:Ek=1/2mv2=qU 我们是不是可以多加几个电场来对粒子进我们是不是可以多加几个电场来对粒子进展加速呢展加速呢?1932年年,美国物理学家劳伦斯发明了盘旋加速器美国物理学家劳伦斯发明了盘旋加速器,1939年年由于此项发明还获得了诺贝尔物理学奖由于此项发明还获得了诺贝尔物理学奖.如以下图如以下图:下面请同窗门看书回答以下三个问题下面请同窗门看书回答以下三个问题: :1、加速器分为哪几种？2、盘旋加速器是有哪几部分构成？3、盘旋加速器的任务原理？

2、加速器分：直线加速器和盘旋加速器盘旋加速器的构造：D形盒 强电磁铁 交 流电源 粒子源 引出安装 1、磁场的作用：是使粒子发生偏转2、电场的作用：加速带电粒子3、加速的条件：交流电源周期与粒子匀速圆周运动的周期一样 即T0=T磁=2m/qB 加速器的任务原理：D形盒形盒交流电源交流电源盘旋加速器盘旋加速器 优点：优点： 体积小体积小缺陷：带电粒子的能量不缺陷：带电粒子的能量不能很高能很高我国我国1989年投入运转的高能粒子加速器年投入运转的高能粒子加速器-北京正北京正负离子对撞机负离子对撞机,全长全长200多米的直线加速器多米的直线加速器.它可使它可使粒子的能量高达粒子的能量高达28亿电子伏特

3、亿电子伏特直线加速器直线加速器 优点优点:可以获得相当高能量的可以获得相当高能量的粒子粒子缺陷缺陷:占地面积太大占地面积太大稳定练习稳定练习盒内有无电场盒内有无电场?离子在盒内做何种运动离子在盒内做何种运动?所加交流电频率应是多大所加交流电频率应是多大,离子角离子角速度为多大速度为多大?离子分开加速器时速度为多大离子分开加速器时速度为多大,最最大动运为多少大动运为多少?设两设两D形盒间电场的电势差为形盒间电场的电势差为U,其电场均匀其电场均匀(粒子在电场中的加速时粒子在电场中的加速时间可忽略间可忽略),求加速到上述能量所需求加速到上述能量所需时间时间?例例:盘旋回加速器是用来加速一群粒子使它获

4、得很大动能的仪器盘旋回加速器是用来加速一群粒子使它获得很大动能的仪器,其中心部分是两个其中心部分是两个D形扁盒形扁盒,两盒分别和一高频率电源两极接触两盒分别和一高频率电源两极接触,以以便在盒间的窄缝中构成匀强电场便在盒间的窄缝中构成匀强电场,使粒子每穿过狭缝都得到加速使粒子每穿过狭缝都得到加速,两盒放在匀强磁场中两盒放在匀强磁场中,磁场强度为磁场强度为B,磁场方向垂直于盒底面磁场方向垂直于盒底面,离子离子源置于盒圆心附近源置于盒圆心附近,假设离子源射出的离子电量为假设离子源射出的离子电量为q,质量为质量为m,粒子粒子最大盘旋半径最大盘旋半径Rm,其运动轨迹如图其运动轨迹如图,问问:思索思索练习：加速器的练习：加速器的D形盒半径为形盒半径为R=0.60m,两盒间距为两盒间距为d=0.01cm,用它来加速质子用它来加速质子时可使每个质子获得的最大能量为时可使每个质子获得的最大能量为4.0Mev,加速电压为加速电压为 u=2.0 x 104 V,求求:(1)该加速器中偏转磁场的磁感应强度该加速器中偏转磁场的磁感应强度B(2)质子在质子在D形盒中运动时间形盒中运动时间(3)在整个加速过程中在整个加速过程中,质子在电场中运质子在电场中运动的时间动的时间(知质子的质量为知质子的质量为m=1.67 x