回旋加速器 (2).ppt

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1、回回 旋旋 加加 速速 器器油田三高油田三高 郭金涛郭金涛新课导入新课导入如何让一个带电粒子获得动能如何让一个带电粒子获得动能?回旋加速器视频回旋加速器视频一、回旋加速器的构造一、回旋加速器的构造磁磁场场磁磁场场电电场场构造：构造：两个形金属盒，在金属盒之间留有一条窄缝，在窄两个形金属盒，在金属盒之间留有一条窄缝，在窄缝中心附近放有粒子源。形盒装在真空容器中，整个装缝中心附近放有粒子源。形盒装在真空容器中，整个装置放在巨大的电磁铁的两极之间，匀强磁场方向垂直于形置放在巨大的电磁铁的两极之间，匀强磁场方向垂直于形盒的底面。把两个形盒分别接到高频电源的两极上。盒的底面。把两个形盒分别接到高频电源的

2、两极上。新课学习新课学习构造：正对金属型盒构造：正对金属型盒放射源放射源导出装置导出装置二、回旋加速器的工作原理二、回旋加速器的工作原理 交流电的周期和粒子做交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等。粒子圆周运动的周期相等。粒子在圆周运动的过程中一次一在圆周运动的过程中一次一次地经过次地经过D D形盒缝隙，两盒形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速。粒子就会被一次一次地加速。由由 得到得到结论：结论：粒子获得的最大动能由磁感应强度粒子获得的最大动能由磁感应强度B B和和D D形盒半径形盒半径R R决定，与加速电压无关。决定，与加速电压无关。为什

3、么使粒子加速的是电场，而粒为什么使粒子加速的是电场，而粒子最终获得的动能却与电场强度无关，子最终获得的动能却与电场强度无关，反而与磁感应强度有关？反而与磁感应强度有关？分分析析讨讨论论：三、回旋加速器中带电粒子的运动时间三、回旋加速器中带电粒子的运动时间1 1、磁场中的运动时间、磁场中的运动时间加速次数：加速次数：运动时间：运动时间：运动周期：运动周期：把电场中的运动看做初速度为零的匀加速直线运动，由把电场中的运动看做初速度为零的匀加速直线运动，由 得：得：2 2、电场的运动时间、电场的运动时间四、回旋加速器特点：四、回旋加速器特点：1 1、带电粒子在两、带电粒子在两D D形盒中回旋周期等于两

4、盒狭缝之间高频电场形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次。的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次。2 2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度为零的匀加速直线运动为零的匀加速直线运动4 4、加速次数、加速次数 5 5、磁场中的运动时间、磁场中的运动时间6 6、电场的运动时间、电场的运动时间3 3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为次增加的动能为例：一回旋加速器例：一回旋加速器D D形盒中央为质子流，

5、形盒中央为质子流，D D形盒的交变电压形盒的交变电压为为U=2104VU=2104V，静止质子经电场加速后，进入，静止质子经电场加速后，进入D D形盒，其最形盒，其最大轨道半径大轨道半径R=1mR=1m，磁场的磁感应强度，磁场的磁感应强度B=0.5TB=0.5T，问：，问：（1 1）质子最初进入）质子最初进入D D形盒的动能有多大？形盒的动能有多大？（2 2）质子经回旋加速器后得到的动能多大？）质子经回旋加速器后得到的动能多大？（3 3）交变电源的频率是多少？）交变电源的频率是多少？五、例题五、例题（1 1）质子在电场中加速，根据动能定理得：）质子在电场中加速，根据动能定理得：（2 2）质子在

6、回旋加速的磁场中，绕行的最大半径为）质子在回旋加速的磁场中，绕行的最大半径为R R，则，则质子经回旋加速器获昨的动能为：质子经回旋加速器获昨的动能为：（3 3）解析：解析：六、练习六、练习1.19301.1930年，劳伦斯制成了世界上第一台年，劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示回旋加速器，其原理如图所示.这台加这台加速器由两个铜质速器由两个铜质D D形盒形盒D1D1、D2D2构成，其构成，其间留有空隙间留有空隙.下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.离子由加速器的中心附近进入加速器离子由加速器的中心附近进入加速器B.B.离子由加速器的边缘进入加速器离子由加速器的边缘进

7、入加速器C.C.离子从磁场中获得能量离子从磁场中获得能量D.D.离子从电场中获得能量离子从电场中获得能量A D2 2有一回旋加速器，它的交变电压频率为有一回旋加速器，它的交变电压频率为f f，半圆形，半圆形电极的半径为电极的半径为R R，加速氘核所需的磁场的磁感应强度要，加速氘核所需的磁场的磁感应强度要多大？氘核的最大动能是多大？设两形盒间距离为多大？氘核的最大动能是多大？设两形盒间距离为d d，其间电压为，电场视为匀强电场，加速到最大能，其间电压为，电场视为匀强电场，加速到最大能量所需回旋的周数？所用时间为多少？量所需回旋的周数？所用时间为多少？（已知氘核的质量（已知氘核的质量m m，电量为

8、，电量为q q）解析：解析：（1 1）周期与频率关系）周期与频率关系粒子在磁场中运动周期粒子在磁场中运动周期磁感应强度磁感应强度（2 2）粒子在磁场中运动半径）粒子在磁场中运动半径粒子最大动能粒子最大动能（3 3）回旋周数）回旋周数（4 4）磁场中运动时间）磁场中运动时间电场中运动时间电场中运动时间加速度加速度位移位移时间时间总时间总时间七、小结七、小结一、回旋加速器的构造一、回旋加速器的构造二、回旋加速器的工作原理二、回旋加速器的工作原理四、回旋加速器特点：四、回旋加速器特点：三、回旋加速器中带电粒子的运动时间三、回旋加速器中带电粒子的运动时间八、作业八、作业、利用网络、书籍等资源来查阅资料，了解直线加、利用网络、书籍等资源来查阅资料，了解直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等。电子对撞机等。、看课本，查阅回旋加速器的优缺点、看课本，查阅回旋加速器的优缺点