大学物理之7-7_带电粒子在电场和磁场中的运动

1、7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动一一 带电粒子在电场和磁场中所受的力带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力电场力EqFe磁场力磁场力（洛伦兹力）（洛伦兹力）BqF vmBqEqFv运动电荷在电场运动电荷在电场和磁场中受的力和磁场中受的力xyzo+qvBmF7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动二二 带电粒子在磁场中运动举例带电粒子在磁场中运动举例RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRT220vmqBTf211 回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动

2、2 磁聚焦磁聚焦（洛伦兹力不做功洛伦兹力不做功）vvv/sinvv 洛伦兹力洛伦兹力 BqFvm 与与 不垂直不垂直Bvcosvv/qBmRvqBmT2)/2(cosqBmdvTv/螺距螺距7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动 磁聚焦磁聚焦 在均匀磁场中点在均匀磁场中点 A 发射一束发射一束初速度相差不大的带电粒子初速度相差不大的带电粒子, 它们的它们的 与与 之间的夹角之间的夹角 不同不同 , 但都较小但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动这些粒子沿半径不同的螺旋线运动, 因螺因螺距近似相等距近似相等, 相交于屏上同一点相交于屏上同一点, 此现象此现象称

3、为磁聚焦称为磁聚焦 .0vB 应用应用 电子光学电子光学 , 电子显微镜等电子显微镜等 .7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动3 电子的反粒子电子的反粒子 电子偶电子偶显示正电子存显示正电子存在的云室照片在的云室照片及其摹描图及其摹描图铝板铝板正电子正电子电子电子B1930年狄拉克年狄拉克预言自然界存预言自然界存在正电子在正电子7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动1 质谱仪质谱仪RmBq2vvvRBqm7072 73 74 76锗的质谱锗的质谱.1p2p+-2s3s1s速度选择器速度选择器照相底片照相底片质谱仪的示意图质谱

4、仪的示意图三三 带电粒子在电场和磁场中运动举例带电粒子在电场和磁场中运动举例7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动2 回旋加速器回旋加速器 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室型室. 此加速器可将质子和氘核加速到此加速器可将质子和氘核加速到1 MeV的能量，的能量，为此为此1939年劳伦斯获诺贝尔物理学奖年劳伦斯获诺贝尔物理学奖.7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动mqBf2mqBR0v2k21vmE 频率与半径无关频率与半径无关到半圆盒边缘时到半圆盒边缘时mRBqE22022k回旋加速

5、器原理图回旋加速器原理图NSB2D1DON7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动 我国于我国于1994年建成的第年建成的第一台强流质一台强流质子加速器子加速器 ，可产生数十可产生数十种中短寿命种中短寿命放射性同位放射性同位素素 .7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动3 霍耳效应霍耳效应7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系数系数dBIbHUdIBRUHH霍耳电压霍耳电压+qdv+ + + + + - - - - -eFmFbdqndvSqnIdv7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动I+ + +- - -P 型半导体型半导体+-HUBmFdv霍耳效应的应用霍耳效应的应用（2）测量磁场测量磁场dIBRUHH霍耳电压霍耳电压（1）判断半导体的类型判断半导体的类型mF+ + +- - - N 型半导体型半导体HU-BI+-dv7-7 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场