高中物理——有关回旋加速器的几个问题

2017年09月28日 浏览:

1、工作原理

带电粒子只在两D形盒的缝隙间被加速,D形金属盒能起到屏蔽外界电场的作用,磁场只能改变粒子的运动方向,使带电粒子被回旋加速,从而在较小的范围内对带电粒子进行多次加速。

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2、电源的频率f

带粒子在匀强磁场强度中的运转周期与速率和半径无关,且,尽管粒子运动的速率和半径不断增大,但粒子每转半周的时间不变,因此,必须使高频电源的周期与粒子运动的周期相等,即实现同步,才能使粒子回旋加速,所以高频电源的频率为

3、最大动能

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由于D形盒的最大半径R一定,由轨道半径公式可知,所以粒子的最大动能,可见,虽然洛伦兹力不做功,但却与B有关;

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4、粒子在加速器中运动的时间

设加速电压为U,质量为m、带电量为q的粒子共被加速了n次,若不计在电场中运动的时间,有:所以又因为在一个周期内带电粒子被加速两次,所以粒子在磁场中运动的时间

若计上粒子在电场中运动的时间,则粒子在两D形盒间的运动可视为初速度为零的匀加速直线运动,设间隙为d,有:

元公5a3b学术499e48bf东92acc093d90e件的的广法有4fe89372高-术4958限1a687262司38204fa8软根优量网9c33b362科的6a33技习秀西慧864f量法途4a8f1fc1习费根50e0dfea升7b4dbdeb

所以

故粒子在回旋加速器中运动的总时间为

件的的7c26软根97a7公5a3b秀科的6a33东92acc093d90e费慧864f量法技习秀西bcb3司38204fa88175优量广法有4fe89372高438d-术4958升7b4dbdeb限1a6872624f9d网9c33b362高学术499e48bf上元径途4a8f1fc1习费根50e0dfea

因为,所以,故粒子在电场中运动的时间可以忽略。

5、由于相对论效应,带电粒子不能被无限加速。