高中物理課件《回旋加速.ppt

,回旋加速器,磁場(chǎng),用什么方法可以加速帶電粒子?,電場(chǎng)交替變化與帶電粒子運(yùn)動(dòng)應(yīng)滿足同步條件,利用電場(chǎng)加速帶電粒子；,通過(guò)多級(jí)加速獲得高能粒子；,將加速電場(chǎng)以外的區(qū)域靜電屏蔽；,采用交變電源提供加速電壓；,獲得高能粒子的一臺(tái)加速器應(yīng)具備條件,北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī),1929年，勞倫斯發(fā)明了后來(lái)被稱為回旋加速器的“原子擊破器”，1932年建成世界第一臺(tái)回旋加速器。這是一種有奇特效能的能夠加速帶電粒子的裝置。以后逐漸加大尺寸，在許多地方建成了一系列回旋加速器，致使他在加利福尼亞州伯克利的輻射實(shí)驗(yàn)室成為世界物理學(xué)家參觀學(xué)習(xí)的基地。 勞倫斯還大力宣傳推廣用加速器中產(chǎn)生的放射性同位素或中子來(lái)治療癌癥等疑難病。由于在回旋加速器及其應(yīng)用技術(shù)方面的成就，勞倫斯獲得1939年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。 在二戰(zhàn)美國(guó)研制原子彈期間，勞倫斯從事過(guò)用電磁法分離鈾235，以及用加速器生產(chǎn)钚239的實(shí)驗(yàn)研究，為探尋獲取美國(guó)首批原子彈的裝料途徑做出了獨(dú)特的貢獻(xiàn)。到1948年，由勞倫斯建議制造的大型回旋加速器已能提供粒子束、氘粒子束和質(zhì)子束。同年初，物理學(xué)家加德西和拉蒂斯用回旋加速器的380MeV 的粒子找到了介子，不久美國(guó)即開(kāi)始建造第一座介子工廠。從此，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)高能物理的新時(shí)代。由于勞倫斯的倡議和推動(dòng)，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)建造了一臺(tái)6GeV高能質(zhì)子同步穩(wěn)相加速器。物理學(xué)家們?cè)谶@臺(tái)巨型加速器上進(jìn)行高能物理研究，完成了一系列重大發(fā)現(xiàn)。,回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的儀器,其核心部分是兩個(gè)D形盒,兩盒分別接在高頻交流電源的兩極上,以便在盒間的窄縫中形成電場(chǎng).使離子每次經(jīng)過(guò)窄縫時(shí)都得到加速.兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于盒底面,離子源置于盒的圓心附近,若離子源射出的離子電量為Q,質(zhì)量為M,離子的最大回旋半徑為R,問(wèn): (1)盒內(nèi)有無(wú)電場(chǎng)? (2)離子在盒內(nèi)做什么運(yùn)動(dòng)?角速度多大? (3)所加交流電的頻率多大? (4)離子離開(kāi)加速器時(shí)的最大動(dòng)能多大? (5)設(shè)D形盒間的電場(chǎng)的電勢(shì)差為U,則離子達(dá)到上述能量需要回旋多少周?,回旋加速器的D形盒的半徑為R，用來(lái)加速質(zhì)量為m，帶電量為q 的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E 后，由A 孔射出。求： （1）加速器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 的方向和大小。,解：（1）由 qvB=mv2 /R,E=1/2mv2,回旋加速器 的D形盒的半徑為R，用來(lái)加速質(zhì)量為m，帶電量為q 的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E 后，由A 孔射出。求： （2）設(shè)兩D形盒間的距離為d，其間電壓為U，加速到上述能量所需回旋周數(shù).,（2）質(zhì)子每加速一次，能量增加為qU，每周