第六节带电粒子在匀强磁场中的运动第六节带电粒子在匀强磁场中的运动由图可知θ=60°，得电粒子在磁场中运动的时间t=t/6④联立以上各式解得：t=rπ/3v0（3）、质谱仪阅读课文及例题，回答以下问题：1.试述质谱仪的结构.2.试述质谱仪的工作原理.3.什么是同位素？4.质谱仪最初是由谁设计的？5.试述质谱仪的主要用途.阅读后学生回答：1.质谱仪由静电加速极、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成.2.电荷量相同而质量有微小差别的粒子，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫质谱线，每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可算出它的质量.3.质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素.4.质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计.5.质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.-------（1课时）【过渡语】先从研究物质微观结构的需要出发提出怎样大量产生高能带电粒子的问题，从而引出早期使用的加速器——静电加速器2.回旋加速器（1）直线加速器①加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电的粒子动能增加，即qu=δek②直线加速器的多级加速：教材图3.6—5所示的是多级加速装置的原理图，由动能定理可知，带电粒子经n级的电场加速后增加的动能，δek=q（u1+u2+u3+u4+…un）③直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。（2）回旋加速器①由美国物理学家劳伦斯于1932年发明。②其结构教材图3.6—6所示。核心部件为两个d形盒（加匀强磁场）和其间的夹缝（加交变电场）③加速原理：通过“思考与讨论”让学生自己分析出带电粒子做匀速圆周运动的周期公式t=2πm/qb，明确带电粒子的周期在q、m、b不变的情况下与速度和轨道半径无关，从而理解回旋加速器的原理。在学生思考之后，可作如下的解释：如果其他因素(q、m、b)不变，则当速率v加大时，由r=mv/qb得知圆运动半径将与v成正比例地增大，因而圆运动周长也将与v成正比例地增大，因此运动一周的时间(周期)仍将保持原值。最后提到了回旋加速器的效能(可将带电粒子加速，使其动能达到25mev～30mev)，为狭义相对论埋下了伏笔。老师再进一步归纳各部件的作用：（如图）磁场的作用：交变电场以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其周期在q、m、b不变的情况下与速度和轨道半径无关，带电粒子每次进入d形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场加速。电场的作用：回旋加速器的的两个d形盒之间的夹缝区域存在周期性变化的并垂直于两个d形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。交变电压的作用：为保证交变电场每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，须在在夹缝两侧加上跟带电粒子在d形盒中运动周期相同的交变电压。带电粒子经加速后的最终能量：（运动半径最大为d形盒的半径r）由r=mv/qb有v=qbr/m所以最终能量为em=mv2/2=q2b2r2/2m讨论：要提高带电粒子的最终能量，应采取什么措施？（可由上式分析）例：1989年初，我国投入运行的高能粒子回旋加速器可以把电子的能量加速到2.8gev;若改用直线加速器加速，设每级的加速电压为u=2.0×105v，则需要几级加速？解：设经n级加速,由neu=e有n=e/eu=1.4×104（级）（三）对本节要点做简要小结.，当前1234