课件：回旋加速器
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பைடு நூலகம்
思考： 思考：如何才能使带电粒子既实现了 多级加速，又不必增加设备的长度呢？ 多级加速，又不必增加设备的长度呢？ ★在一个电场外再加一个磁场，使经 在一个电场外再加一个磁场， 电场加速后穿出的带电粒子又重返电场， 电场加速后穿出的带电粒子又重返电场， 进行再次加速， 进行再次加速，从而使带电粒子获得更大 的速度，这样的装置叫回旋加速器 回旋加速器。 的速度，这样的装置叫回旋加速器。
例：回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒间的交变 电压为U＝2×104V，静止质子经电场加速后，进入D 形盒，其最大轨道半径R＝1m，磁场的磁感应强度B ＝0.5T，质子的质量m＝1.67×10－19C。问： （1）质子经回旋加速器最后得到的动能是多大？（2） 交变电源的频率是多大？
动能：1.92×10-12J 频率：7.6×106Hz
1932年,美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器 年 美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器 美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器, 1939年因为此项发明还获得了诺贝尔物理学奖 年因为此项发明还获得了诺贝尔物理学奖. 年因为此项发明还获得了诺贝尔物理学奖
二、回旋加速器： 回旋加速器：
回旋加速器的基本结构 回旋加速器的基本结构 ★回旋加 速器的基本结 形盒、 构：D形盒、 形盒 强电磁铁、 强电磁铁、交 变电源、 变电源、粒子 源、引出装置 其中， 等。其中，两 个空心的D形 个空心的 形 金属盒是它的 核心部分。 核心部分。
回旋加速器
思考1：如何才能使带电粒子加速呢？ 思考 ：如何才能使带电粒子加速呢？ 利用电场可使带电粒子加速。 ★利用电场可使带电粒子加速。
思考1： 思考 ：利用如图所示的电场给带电粒 子加速，粒子所获得的速度为多少？ 子加速，粒子所获得的速度为多少？
2qU ★ v= m
思考2： 思考 ：如何才能使带 电粒子获得更大的速度呢？ 电粒子获得更大的速度呢？ ★提高加速电压U。 提高加速电压U 思考3：加速电压U能无限制提高吗？ 思考 ：加速电压U能无限制提高吗？ 带电粒子经一次加速后， 带电粒子经一次加速后，获得的速度是大 还是小？ 还是小？ ★不能。由于加速电压U不能无限制 不能。由于加速电压 不能无限制 提高，所以带电粒子经一次加速后， 提高，所以带电粒子经一次加速后，获得 的速度较小。 的速度较小。
一、直线加速器
＋ － ＋ － ＋ － ＋ － m q
·
U 一 级 U 二 级 U 三 级
… … U n 级
带电粒子经过n级电场加速后，获得的能量是多少？ 带电粒子经过 级电场加速后，获得的能量是多少？ 级电场加速后
Ek=nqU
直线加速器最大的缺点是什么？ 直线加速器最大的缺点是什么？
设备过长。例如北京正负电子对撞机的注入器部分， 设备过长。例如北京正负电子对撞机的注入器部分， 就是一个全长200多米的直线加速器。 多米的直线加速器。 就是一个全长 多米的直线加速器
D形盒 形盒
交流电源
加速器的工作原理： 1、磁场的作用：是使粒子发生偏转 、磁场的作用： 2、电场的作用：加速带电粒子 、电场的作用：
交流电源
D形盒 形盒
3、加速的条件：交流电源周期与粒子 、加速的条件： 匀速圆周运动的周期相同 即T0=T磁 =2∏m/qB ∏
例：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确 关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述， 的是( 的是 CD) A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用 、 B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 、 C、 C、只有电场能对带电粒子起加速作用 D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动 、磁场的作用是使带电粒子在 形盒中做匀速圆周运动
思考： 思考：如何才能使带电粒子既实现了 多级加速，又不必增加设备的长度呢？ 多级加速，又不必增加设备的长度呢？ ★在一个电场外再加一个磁场，使经 在一个电场外再加一个磁场， 电场加速后穿出的带电粒子又重返电场， 电场加速后穿出的带电粒子又重返电场， 进行再次加速， 进行再次加速，从而使带电粒子获得更大 的速度，这样的装置叫回旋加速器 回旋加速器。 的速度，这样的装置叫回旋加速器。
例：回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒间的交变 电压为U＝2×104V，静止质子经电场加速后，进入D 形盒，其最大轨道半径R＝1m，磁场的磁感应强度B ＝0.5T，质子的质量m＝1.67×10－19C。问： （1）质子经回旋加速器最后得到的动能是多大？（2） 交变电源的频率是多大？
动能：1.92×10-12J 频率：7.6×106Hz
1932年,美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器 年 美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器 美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器, 1939年因为此项发明还获得了诺贝尔物理学奖 年因为此项发明还获得了诺贝尔物理学奖. 年因为此项发明还获得了诺贝尔物理学奖
二、回旋加速器： 回旋加速器：
回旋加速器的基本结构 回旋加速器的基本结构 ★回旋加 速器的基本结 形盒、 构：D形盒、 形盒 强电磁铁、 强电磁铁、交 变电源、 变电源、粒子 源、引出装置 其中， 等。其中，两 个空心的D形 个空心的 形 金属盒是它的 核心部分。 核心部分。
回旋加速器
思考1：如何才能使带电粒子加速呢？ 思考 ：如何才能使带电粒子加速呢？ 利用电场可使带电粒子加速。 ★利用电场可使带电粒子加速。
思考1： 思考 ：利用如图所示的电场给带电粒 子加速，粒子所获得的速度为多少？ 子加速，粒子所获得的速度为多少？
2qU ★ v= m
思考2： 思考 ：如何才能使带 电粒子获得更大的速度呢？ 电粒子获得更大的速度呢？ ★提高加速电压U。 提高加速电压U 思考3：加速电压U能无限制提高吗？ 思考 ：加速电压U能无限制提高吗？ 带电粒子经一次加速后， 带电粒子经一次加速后，获得的速度是大 还是小？ 还是小？ ★不能。由于加速电压U不能无限制 不能。由于加速电压 不能无限制 提高，所以带电粒子经一次加速后， 提高，所以带电粒子经一次加速后，获得 的速度较小。 的速度较小。
一、直线加速器
＋ － ＋ － ＋ － ＋ － m q
·
U 一 级 U 二 级 U 三 级
… … U n 级
带电粒子经过n级电场加速后，获得的能量是多少？ 带电粒子经过 级电场加速后，获得的能量是多少？ 级电场加速后
Ek=nqU
直线加速器最大的缺点是什么？ 直线加速器最大的缺点是什么？
设备过长。例如北京正负电子对撞机的注入器部分， 设备过长。例如北京正负电子对撞机的注入器部分， 就是一个全长200多米的直线加速器。 多米的直线加速器。 就是一个全长 多米的直线加速器
D形盒 形盒
交流电源
加速器的工作原理： 1、磁场的作用：是使粒子发生偏转 、磁场的作用： 2、电场的作用：加速带电粒子 、电场的作用：
交流电源
D形盒 形盒
3、加速的条件：交流电源周期与粒子 、加速的条件： 匀速圆周运动的周期相同 即T0=T磁 =2∏m/qB ∏
例：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确 关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述， 的是( 的是 CD) A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用 、 B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 、 C、 C、只有电场能对带电粒子起加速作用 D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动 、磁场的作用是使带电粒子在 形盒中做匀速圆周运动