大學物理-(91)

1、第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動二二 帶電粒子在磁場中運動舉例帶電粒子在磁場中運動舉例RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRT220vmqBTf211 . 回旋半徑和回旋頻率回旋半徑和回旋頻率第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動 例例1 在垂直紙平面的均勻磁場的作用下，有一電在垂直紙平面的均勻磁場的作用下，有一電子束在紙平面內(nèi)，作如圖所示的圓周運動，其半徑為子束在紙平面內(nèi)，作如圖所示的圓周運

2、動，其半徑為R = 15cm. 已知電子是在已知電子是在 的加速電壓下，的加速電壓下，由靜止獲得作勻速圓周速度的由靜止獲得作勻速圓周速度的. 試求：（試求：（1）均勻磁場）均勻磁場的磁感強度是多少？（的磁感強度是多少？（2）電子的角速率是多少？）電子的角速率是多少？175VV 解（解（1）2ke/2EmvP()EeV 由能量守恒定律，有由能量守恒定律，有2e/2me V v1/261e2()7.86 10 m se Vmv4e2.98 10TBmeRv/（2）715.24 10 rad sRv/第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒

3、子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動2 . 磁聚焦磁聚焦（洛侖茲力不做功洛侖茲力不做功）vvv/sinvv 洛侖茲力洛侖茲力 BqFvm 與與 不垂直不垂直Bvcosvv/qBmT2qBmRvqBmd2cosvTv/螺距螺距第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動 應(yīng)用應(yīng)用 電子光學電子光學 , 電子顯微鏡等電子顯微鏡等 . 磁聚焦磁聚焦 在均勻磁場中某點在均勻磁場中某點 A 發(fā)射一束初速相發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子差不大的帶電粒子, 它們的它們的 與與 之間的夾角之間的夾角 不盡相同不盡相同 ,

4、但都較小但都較小, 這些粒子沿半徑不同的螺旋這些粒子沿半徑不同的螺旋線運動線運動, 因螺距近似相等因螺距近似相等, 都相交于屏上同一點都相交于屏上同一點, 此此現(xiàn)象稱之為磁聚焦現(xiàn)象稱之為磁聚焦 .0vB第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動B帶電粒子在非均勻磁場中的運動帶電粒子在非均勻磁場中的運動*3 . 地磁場的磁約束作用地磁場的磁約束作用vvv/BqBmR1v 與與 不垂直不垂直Bv 為非均勻磁場為非均勻磁場B 地磁場是非均勻磁場，從赤道到兩極磁感應(yīng)強度地磁場是非均勻磁場，從赤道到兩極磁感應(yīng)強度

5、逐漸增強逐漸增強. 宇宙射線中的高能電子和質(zhì)子進入地磁場，宇宙射線中的高能電子和質(zhì)子進入地磁場，將被磁場捕獲，并在地磁南北極間來回震蕩，形成范將被磁場捕獲，并在地磁南北極間來回震蕩，形成范阿倫輻射帶阿倫輻射帶.第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動地磁場對來自宇宙空間高能帶電粒子的磁約束作用地磁場對來自宇宙空間高能帶電粒子的磁約束作用SN地球軌道平面地球軌道平面5 .23質(zhì)質(zhì)子子電電子子5 .11磁北極磁北極地理北極地理北極范阿倫輻射帶范阿倫輻射帶.第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學

6、教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動1 . 質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀RmBq2vvvRBqm7072 73 74 76鍺的質(zhì)譜鍺的質(zhì)譜.1p2p+-2s3s1s速度選擇器速度選擇器照相底片照相底片質(zhì)譜儀的示意圖質(zhì)譜儀的示意圖三三 帶電粒子受電磁場作用的現(xiàn)代技術(shù)運用舉例帶電粒子受電磁場作用的現(xiàn)代技術(shù)運用舉例第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動2 . 回旋加速器回旋加速器 1932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D型室型室. 此加速器可將

7、質(zhì)子和氘核加速到此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，的能量，為此為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學獎年勞倫斯獲得諾貝爾物理學獎.第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動mqBf2mqBR0v2k21vmE 頻率與半徑無關(guān)頻率與半徑無關(guān)到半圓盒邊緣時到半圓盒邊緣時mRBqE22022k回旋加速器原理圖回旋加速器原理圖NSB2D1DON第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動 我國于我國于1996年建成

8、年建成的第一臺強的第一臺強流質(zhì)子加速流質(zhì)子加速器器 ，可產(chǎn)生，可產(chǎn)生數(shù)十種中短數(shù)十種中短壽命放射性壽命放射性同位素同位素 .第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動 例例 2 有一回旋加有一回旋加 速器，他速器，他 的交變的交變 電壓的電壓的 頻率頻率為為 ，半圓形電極的半徑為，半圓形電極的半徑為0.532m . 問問 加速加速氘核所需的磁感應(yīng)強度為多大氘核所需的磁感應(yīng)強度為多大？氘核所能達到的最大氘核所能達到的最大動能為多大動能為多大？其最大速率有多大其最大速率有多大？（已知氘核的質(zhì)量（已知氘核的質(zhì)

9、量為為 ，電荷為，電荷為 ）. Hz10126kg103 . 327C106 . 119解解 由粒子的回旋頻率公式，可得由粒子的回旋頻率公式，可得T56. 1T106 . 11012103 . 31962722BqmfMeV7 .1622022kmRBqE170sm1002. 4mqBRv第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動霍 耳 效 應(yīng)* 3 . 霍耳效應(yīng)霍耳效應(yīng)第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11 7 11 7 帶電粒子在磁場中運動帶電粒子在磁場中運動dBIbHUdIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系數(shù)系數(shù)+qdv+ + + + + - - - - -eFmFbdqndvSqnIdv第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）11