1、 学习目标学习目标1知道回旋加速器的基本构造及工作原知道回旋加速器的基本构造及工作原理理2知道加速器的基本用途知道加速器的基本用途我们如何能知道原子核内部的情况？我们如何能知道原子核内部的情况？答：用高能粒子作为答：用高能粒子作为“炮弹炮弹”去轰击原子核。去轰击原子核。1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核从而发现了质子1932年，查德威克用一种中性粒子流分别轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核（质子）和氮核，测量出被打出的氮核和氢核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子1直线加速器直线加速器问题：根据图示条件，带电粒子问题：根据图示条件，带电粒子被加速后获得了多少速度被加速后获得了多少速度?
2、 问题：用什么方法可以加速带电粒子问题：用什么方法可以加速带电粒子? 可知所需粒子速度越高，则加速电压就越高可知所需粒子速度越高，则加速电压就越高 问题：由此看来，在带电粒子一定的条件下，问题：由此看来，在带电粒子一定的条件下，要获得高能量的带电粒子，可采取什么方法要获得高能量的带电粒子，可采取什么方法?问题：此加速器有什么不足，如何改进？问题：此加速器有什么不足，如何改进？一级一级 二级二级 三级三级 n级级+ - + - + - + -世界最大直线加速器观测世界最大直线加速器观测 宇宙最微观粒子宇宙最微观粒子 世界上最长的直线加速器位于美国斯坦福大学一座毫不世界上最长的直线加速器位于美国斯
3、坦福大学一座毫不起眼的灰色建筑群内。美国斯坦福大学直线加速器实验室起眼的灰色建筑群内。美国斯坦福大学直线加速器实验室的科学家们曾获得过三次诺贝尔奖，它发出的的科学家们曾获得过三次诺贝尔奖，它发出的X射线自由电射线自由电子激光将比现有子激光将比现有X射线源强大约射线源强大约100亿倍，从而使研究人员亿倍，从而使研究人员们可以在化学反应期间拍摄原子和分子影片。们可以在化学反应期间拍摄原子和分子影片。如图所示设位于加速电场中心的粒子源发出一如图所示设位于加速电场中心的粒子源发出一个带正电粒子，以速率个带正电粒子，以速率v垂直进入匀强磁场中垂直进入匀强磁场中问题问题:什么能让粒子转圈圈呢？什么能让粒子
4、转圈圈呢？2回旋加速器回旋加速器问题：如果要使带电粒问题：如果要使带电粒子在回旋器中不断加速，子在回旋器中不断加速，怎么办？怎么办？问题：带电粒子在磁场中的周期会发生改变问题：带电粒子在磁场中的周期会发生改变吗？所加交变电场的周期与粒子在磁场中运动吗？所加交变电场的周期与粒子在磁场中运动的周期有什么关系？你如何解释的周期有什么关系？你如何解释“同步同步”？问题：电场和磁场的作用是什么？问题：电场和磁场的作用是什么？问题问题6：如果型盒的半径一定，磁感应：如果型盒的半径一定，磁感应强度强度B一定时，如果增加交变电场的电压，一定时，如果增加交变电场的电压，加速的次数怎样改变？加速的次数怎样改变？问
5、题问题5：如果型盒的半径为：如果型盒的半径为R，粒子的，粒子的质量为，电量为，求粒子获得的最大质量为，电量为，求粒子获得的最大动能是多少？能说明什么问题？动能是多少？能说明什么问题？o 例如图所示为一回旋加速器的示意图，例如图所示为一回旋加速器的示意图，已知已知D形盒的半径为形盒的半径为R，中心上半面出口处，中心上半面出口处O放有放有质量为质量为m、带电量为、带电量为q的正离子源若磁感应强度的正离子源若磁感应强度大小为大小为B。 求：求：(1)带电粒子在磁场中的周期带电粒子在磁场中的周期. (2)加在加在D形盒间的高频电源的频率形盒间的高频电源的频率 (3)离子加速后的最大动能离子加速后的最大
6、动能 课堂练习回旋加速器的课堂练习回旋加速器的D形盒半径为形盒半径为R，两盒间距，两盒间距为为d，用它来加速质子时可使每个质子获得的最大动能为，用它来加速质子时可使每个质子获得的最大动能为Ek，加速电压为，加速电压为U，已知质子的质量为已知质子的质量为m质子的带电量质子的带电量e。求：求： (1)该质子的最大速度该质子的最大速度vm? (2)该加速器中偏转磁场的磁感应强度该加速器中偏转磁场的磁感应强度B? (3)质子在电场中加速一次所获得的能量质子在电场中加速一次所获得的能量E?总共加速多少总共加速多少次？转了多少圈？次？转了多少圈？ (4)质子在质子在D形盒中运动的时间形盒中运动的时间?小结：小结：qBmvr qBmvRmBqmTT2电运
