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1、第十五章磁场第十五章磁场第六节第六节带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动1 12 2 使带电粒子不断地加速以获得很大使带电粒子不断地加速以获得很大能量的一种装置叫做能量的一种装置叫做加速器加速器。3 31、直线加速器、直线加速器 由于电压的限制，所以一次加速后由于电压的限制，所以一次加速后粒子获得的能量较小，如何获得较大的粒子获得的能量较小，如何获得较大的能量呢？能量呢？ qU4 45 50Um UmU/vT2TU1234靶靶+直线加速器直线加速器 直线加速器有多个加速直线加速器有多个加速电场电场,从而能使带电粒子获得从而能使带电粒子获得更大的能量更大的能量.A 思考思考: 带
2、电粒带电粒子穿越第子穿越第n个圆筒个圆筒时的动能为多大时的动能为多大?6 6直线加速器直线加速器 7 7北京正负电子对撞机改造后的直线加速器北京正负电子对撞机改造后的直线加速器 8 8 直线加速器可使粒子获得足够大的直线加速器可使粒子获得足够大的能量但它占地太长，能否既让带电能量但它占地太长，能否既让带电粒子多次加速，获得较高能量，又尽粒子多次加速，获得较高能量，又尽可能减少占地长度呢？可能减少占地长度呢？ 9 9劳伦斯（劳伦斯（19011958）：美国物理学家）：美国物理学家1010二、回旋加速器二、回旋加速器结构：结构：两个两个 D 形金属扁盒形金属扁盒，在其上加有，在其上加有磁场和交变的
3、电场。将一粒子置于磁场和交变的电场。将一粒子置于两个两个 D形盒的缝隙处。形盒的缝隙处。二、回旋加速器11111212加速条件：加速条件： 交变电压的周期和粒子做圆周运交变电压的周期和粒子做圆周运动的周期相等。动的周期相等。1.每一个周期加速两次每一个周期加速两次.2.电场加速过程中电场加速过程中,时间极短时间极短,可忽略可忽略1313讨论：讨论：加速粒子的最终能量由哪加速粒子的最终能量由哪些因素决定些因素决定 ？1414若若D形盒半径为形盒半径为R，磁感应强度，磁感应强度B.粒子最终速度：粒子最终速度：所获动能为所获动能为：提高加速粒子最后的能量的方法：提高加速粒子最后的能量的方法： 增大磁
4、感应强度增大磁感应强度B B 增大加速器的半径增大加速器的半径R R 1515直径为直径为10.2cm10.2cm的第一台回旋加速器。的第一台回旋加速器。1616近几十年，加速器的能量每近几十年，加速器的能量每1010年提高一个量级，加速器的尺寸由年提高一个量级，加速器的尺寸由数米增加到数十公里。数米增加到数十公里。1717 目前世界上最大的回旋加速器在美国费目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产公里。产生的高能粒子能量为生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。亿电子伏特。1818当当 可与光速比较时可与光速比较时:粒子回旋周期粒
5、子回旋周期:狭义相对论1919 北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一心之一.1988.1988年年1010月月1616日，两束正负电子在北京西日，两束正负电子在北京西郊一个羽毛球拍状的巨型机器里成功对撞，揭开了郊一个羽毛球拍状的巨型机器里成功对撞，揭开了我国高能物理研究的新篇章。我国高能物理研究的新篇章。2020 诺贝尔物理奖获得者费诺贝尔物理奖获得者费米曾在米曾在19541954年提出环绕地年提出环绕地球建一台加速器的设想，球建一台加速器的设想，称为费米的梦。其能量可称为费米的梦。其能量可达数千达数千TeVTeV（十亿）（十亿） 费米梦想的加速器费米梦想的加速器 有人建议沿我们的万里有人建议沿我们的万里长城建一台加速器，其能长城建一台加速器，其能量可达量可达134TeV134TeV，这些都是，这些都是梦，要建造更高能量的加梦，要建造更高能量的加速器，必须在新技术、新速器，必须在新技术、新原理方面进行探索。原理方面进行探索。2121【思考与讨论思考与讨论】:名师名师P882222钓鱼钓鱼 精神病院里有一病人成天坐在一空鱼缸旁拿着钓杆钓鱼，医生习己为常。一天，医生心情不错，路过时问：“今天钓到了几条？”病人白了他一眼：“笨蛋！没看到这是空鱼缸吗？” 2323
