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1、77 带电粒子在电场和磁场中运动,一 带电粒子在电场和磁场中所受力,电场力,磁场力洛仑兹力,普遍情况：,* 洛仑兹力 不能改变带电粒子速度 的大小，只能改变其运动方向。,二 带电粒子在磁场中的运动,1. 运动方向与磁场方向平行,带电粒子作匀速直线运动。,2.运动方向与磁场方向垂直,回旋半径：,周期：,频率：,带电粒子作匀速圆周运动,电子的反粒子 电子偶,显示正电子存在的云室照片及其摹描图,1930年英国物理学家狄拉克预言自然界存在正电子。1932年美国物理学家安德森实验中发现正电子，为此于1936年获诺贝尔物理学奖。,3.运动方向沿任意方向,V2 匀速圆周运动,V1 匀速直线运动,半径：,周期
2、：,螺距：,结论：螺旋运动,应用: 磁聚焦,应用： 电子光学 , 电子显微镜等 .,磁聚焦 在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相差不大的带电粒子, 它们的 与 之间的夹角 不尽相同 , 但都较小, 这些粒子沿半径不同的螺旋线运动, 因螺距近似相等, 都相交于屏上同一点, 此现象称之为磁聚焦 .,速度选择器,三 带电粒子在电场和磁场中运动实例,1. 电子比荷（/m）测定,电子比荷首先由英国物理学家汤姆孙于1897年在英国卡文迪许实验室测定，为此，他于1906年获诺贝尔物理学奖。,上图是汤姆孙用来测定电子比荷的仪器装置。,电子比荷（/m）测定,上述结果在低速下测定,2.质谱仪,质谱仪是研究物质同位
3、素的仪器。,N ：为粒子源,P：为速度选择器,质谱仪由英国化学家和物理学家阿斯顿1919年创制，利用它阿斯顿发现了多种同位素，1922年获诺贝尔化学奖。,3. 回旋加速器,回旋加速器是原子核物理、高能物理等实验研究的一种基本设备。,通过半圆盒的时间：,回旋周期：,回旋频率：,粒子动能：,粒子到达盒边缘的速度:,1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.,此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.,我国于1994年建成的第一台强流质子加速器 ，可产生数十种中短寿命放射性同位素 .,例 有一回旋加 速器，他 的交变 电压的 频率为 ，半圆形电极的半径为
4、0.532m . 问 加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多大？其最大速率有多大？（已知氘核的质量为 ，电荷为 ）.,解 由粒子的回旋频率公式，可得,4 . 霍耳效应,1879年，霍尔发现，把一载流导体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势差。,这一现象称为“霍耳效应”， 这电势差称为“霍耳电势差”。,动态平衡时：,讨论：, 载流子为正，RH、UH 为正； 载流子为负，RH、UH 为负。, 金属中n很大， RH、UH 很小，霍尔效应很弱； 半导体中n较小，RH、UH 较大，霍尔效应较明显。,霍耳效应的应用,1）判断半导体的类型,2）测量磁场,霍耳电阻, 量子霍尔效应 （1980 德国 克利青发现,1985年获诺贝尔物理学奖）,
