1.4 质谱仪和回旋加速器 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2024/12/10 1 物理组 人教版物理选择性必修二第一章《安培力与洛伦兹力》 第四节：质谱仪与回旋加速器 高二物理组 邱鹏 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 2 物理组 带电粒子匀强磁场中做圆周运动的轨道半径和周期怎样计算？ 温故而知新 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 3 物理组 在科学研究和工业生产中，常需要将一束带等量电荷的粒子分开，以便知道其中所含物质的成分。利用所学的知识，你能设计一个方案，以便分开电荷量相同、 质量不同的带电粒子吗？ 思考与讨论： 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 4 物理组 19世纪末，汤姆孙的学生阿斯顿设 计了质谱仪，并用质谱仪发现了氖-20 和氖-22，证实了同 位素的存在。后来经过多次改进，质谱仪已经成为一种十 分精密的仪器，是科学研究和工业生产中的重要工具。 阿斯顿 Francis William Aston 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 5 物理组 1.构造：由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。 一、质谱仪 加速电场 偏转磁场 照相底片 粒子源 2.结构及作用 ： 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 6 物理组 3.原理： (2)磁场中偏振： 向心力为受的洛伦兹力提供，即 所以粒子的轨道半径为 (1)电场中加速： 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 7 物理组 1.要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能把它“打开”。如何获得高速粒子？ 2.如何解决技术上不能产生过高的电压的难题？ 思考与讨论： 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 8 物理组 北京正负电子对撞机 欧洲质子加速器 山东省聊城市水城中学 二、回旋加速器 1.构造：两半圆金属盒D1、D2 ，D形盒的缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中。 山东省聊城市水城中学 思考与讨论： + - v1 + - v2 v3 v4 v m 2.原理： (1)回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？ 磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速。 (2)对交变电场的周期有什么要求？ 与粒子速度大小无关。 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 11 物理组 + - v1 + - v2 v3 v4 v m 若D形盒的最大半径为R，磁感应强度为B， 由 得粒子获得的最大速度: 最大动能决定于D型盒的半径r和磁感应强度B. (3)带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定？ 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 12 物理组 (4)带电粒子在回旋加速器中被加速的次数是多少？ 粒子获得的最大速度： + - v1 + - v2 v3 v4 v m 粒子每加速一次增加的能量： 粒子加速次数： 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 13 物理组 (5)带电粒子在回旋加速器磁场中运动时间是多少？ 粒子一个周期内被加速两次 粒子加速次数： 粒子在磁场中运动的时间： + - v1 + - v2 v3 v4 v m 山东省聊城市水城中学 2024/12/10 14 物理组 山东省聊城市水城中学 小 结 一. 质谱仪 二. 回旋加速器 由： 得： 1.条件： 2.粒子能量： Teaching Analysis 教学分析 山东省聊城市水城中学 15 Lavf58.20.100 $$