帶電粒子在電場和磁場中的運動

一 帶電粒子在電場和磁場中所受的力電場力EqF e BqF vm BqEqF v運動電荷在電場和磁場中受的力x yzo +q v BmF 二 帶電粒子在磁場中運動舉例RmBq 200 vv qBmR 0v B 0v qBmRT 22 0 v mqBTf 21 1 回旋半徑和回旋頻率 2 磁聚焦（洛倫茲力不做功） vvv / sinvv 洛倫茲力 BqF vm 與 不垂直Bv cosvv/ qBmR vqBmT 2 )/2(cos qBmd vTv/ 螺距 磁聚焦 在均勻磁場中點 A 發(fā)射一束初速度相差不大的帶電粒子, 它們的 與 之間的夾角 不同 , 但都較小,這些粒子沿半徑不同的螺旋線運動, 因螺距近似相等, 相交于屏上同一點, 此現(xiàn)象稱為磁聚焦 . 0v B 應(yīng)用 電子光學(xué) , 電子顯微鏡等 . 1）磁約束 在非均勻磁場中，速度方向與磁場不同的帶電粒子，也要作螺旋運動，但半徑和螺距都將不斷發(fā)生變化橫向磁約束:強磁場可約束帶電粒子在一根磁場線附近。 減少粒子的縱向前進速度，使粒子運動發(fā)生“反射” ?？v向磁約束: /f 線圈線圈高溫等離子體 磁鏡效應(yīng)的典型應(yīng)用能約束運動帶電粒子的磁場分布稱為磁鏡約束 磁瓶。B Bf/f f e磁鏡 3 電子的反粒子 電子偶顯示正電子存在的云室照片及其摹描圖鋁板正電子電子B 1930年狄拉克預(yù)言自然界存在正電子 . . .+-A AK+ dL .1p2p .三 帶電粒子在電場和磁場中運動舉例1 . 電子比荷的測定速度選擇器BeEe 0v BE0v 20e21 2121 vLmeEaty 0e vv LmeEaty 20e0 arctanarctan vvv meELy 20e2 tan vLdmeEdy 1p2p dL+- 1y2yo y x0v 20e20e21 21 vv LdmeELmeEyyy 20e2 tan vLdmeEdy 20e21 2121 vLmeEaty 1p2p dL+- 1y2yoy x0v 1p2p dL+- 1y2yoy x0v 222 0e LLdEmey v 1220e 2 LLdyEme v BE0v上述計算 的條件cv 122e 2 LLdyBEme電子比荷 2 質(zhì)譜儀RmBq 2vv vRBqm 70 72 73 74 76鍺的質(zhì)譜. . . . . .1p 2p+- 2s3s1s速度選擇器照相底片質(zhì)譜儀的示意圖 3 回旋加速器 1932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D型室. 此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1 MeV的能量，為此1939年勞倫斯獲諾貝爾物理學(xué)獎. mqBf 2 mqBR0v 2k 21 vmE 頻率與半徑無關(guān)到半圓盒邊緣時mRBqE 2 2022k 回旋加速器原理圖 NS B2D 1DO 我國于1994年建成的第一臺強流質(zhì)子加速器 ，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素 . 4 霍耳效應(yīng) BqqE dH v BE dH v BbU dH v nqdIBU H nqR 1H 霍耳系數(shù)d B Ib HU dIBRU HH 霍耳電壓+ qdv+ + + + + - - - - -eF mF bdqn dvSqnI dv qndIb /v d I + + +- - -P 型半導(dǎo)體+- HUB mFdv霍耳效應(yīng)的應(yīng)用（2）測量磁場dIBRU HH 霍耳電壓 （1）判斷半導(dǎo)體的類型mF+ + +- - - N 型半導(dǎo)體HU- BI + -dv 2H nehR ),2,1( n 量子霍爾效應(yīng)（1980年）0 5 10 15200300400100 T/BmV/HU 2n3n4n IUR HH 霍耳電阻 磁控管原理圖