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1、11-7 11-7 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磁场力磁场力（洛伦兹力）（洛伦兹力）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+11-7 11-7 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1 回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率11-7 11-7 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32 磁聚焦磁聚焦（洛伦兹力不做功洛伦兹力不做功）洛伦兹力洛伦兹力 与与 不垂直不垂直螺距螺距11-7
2、 11-7 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4 磁聚焦磁聚焦 在均匀磁场中点在均匀磁场中点 A 发射一发射一束初速度相差不大的带电粒子束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,这这些粒子沿半径不同的螺旋线运动些粒子沿半径不同的螺旋线运动, 因螺距因螺距近似相等近似相等, 相交于屏上同一点相交于屏上同一点, 此现象称此现象称为磁聚焦为磁聚焦 . 应用应用 电子光学电子光学 , 电电子显微镜等子显微镜等 .11-7 11-7 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51 1）磁约束）磁约束 在非均
3、匀磁场中，速度方向与磁场不同的带电粒子，也要在非均匀磁场中，速度方向与磁场不同的带电粒子，也要作螺旋运动，但半径和螺距都将不断发生变化作螺旋运动，但半径和螺距都将不断发生变化横向磁约束横向磁约束:强磁场可约束带电粒子在一根磁场线附近。强磁场可约束带电粒子在一根磁场线附近。 减少粒子的减少粒子的纵向前进速度，使粒子运纵向前进速度，使粒子运动发生动发生“反射反射” 。纵向磁约束纵向磁约束: :线圈线圈线圈线圈高温等离子体高温等离子体磁镜效应的典型应用磁镜效应的典型应用能约束运动带电粒子的能约束运动带电粒子的磁场分布称为磁镜约束磁场分布称为磁镜约束 磁瓶。磁瓶。磁镜磁镜11-7 11-7 带电粒子在
4、电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动63 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1930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11-7 11-7 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7. . . . . . . .+-A AK+dL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .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1 . 电子比荷的测定电子比荷的测定
5、速度选择器速度选择器11-7 11-7 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8dL+-o11-7 11-7 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9dL+-o11-7 11-7 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10dL+-o上述计算上述计算 的条件的条件电子电子比荷比荷11-7 11-7 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112 质谱仪质谱仪7072 73 74 76锗的质谱锗的质谱.+-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仪的示意图11-7 11-7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电
6、场和磁场中的运动123 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.11-7 11-7 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13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回旋加速器原理图回旋加速器原理图NSBON11-7 11-7 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14 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
7、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 .11-7 11-7 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154 霍耳效应霍耳效应11-7 11-7 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16霍耳霍耳系数系数I霍耳电压霍耳电压+ + + + + - - - - -11-7 11-7 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17I+ + +- - -P 型半导体型半导体+-霍耳效应的应用霍耳效应的应用（2）测量磁场测量磁场霍耳电压霍耳电压（1）判断半导体的类型判断半导体的类型+ + +- - - N 型半导体型半导体-I+-11-7 11-7 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18 量子霍尔效应量子霍尔效应（1980年）年） 霍耳电阻霍耳电阻11-7 11-7 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19磁控管磁控管原理图原理图
