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1、 3.6 3.6 洛伦兹力与现代技术洛伦兹力与现代技术一、带电粒子在磁场中的运动一、带电粒子在磁场中的运动关于洛仑兹力的讨论：关于洛仑兹力的讨论：关于洛仑兹力的讨论：关于洛仑兹力的讨论：1.洛伦兹力的方向垂直于洛伦兹力的方向垂直于v和和B组成的平面。组成的平面。f fv。2.洛伦兹力对电荷不做功洛伦兹力对电荷不做功 3.洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。【结论结论结论结论】洛洛伦伦兹兹力力对对电电荷荷只只起起向向心心力力的的作作用用，故故只只在在洛洛伦伦兹兹力力的作用下，电荷将作匀速圆周运动。的作用下，电荷将作匀速圆周运动。二、速度选择器二
2、、速度选择器在电、磁场中，若不计重力，则：在电、磁场中，若不计重力，则：1.1.速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；2.2.注意电场和磁场的方向搭配。注意电场和磁场的方向搭配。三、质谱仪三、质谱仪原理：原理：带电粒子进入速度选择器可知：带电粒子进入速度选择器可知：在磁场中：在磁场中：带电粒子的荷质比带电粒子的荷质比四、回旋加速器四、回旋加速器1.加速电场的周期与带电粒子在加速电场的周期与带电粒子在D型盒中圆周运动周期相等。型盒中圆周运动周期相等。2.设设D型盒最大半径型盒最大半径R，则回旋加速器所能达到的最大动能为：，则回旋加速器所能达到的最大动能为
3、：1929年，劳伦斯发明了后来被称为回旋加速器的“原子击破器”，1932年建成世界第一台回旋加速器。这是一种有奇特效能的能够加速带电粒子的装置。以后逐渐加大尺寸，在许多地方建成了一系列回旋加速器，致使他在加利福尼亚州伯克利的辐射实验室成为世界物理学家参观学习的基地。回旋加速器回旋加速器 劳伦斯还大力宣传推广用加速器中产生的放射性同位劳伦斯还大力宣传推广用加速器中产生的放射性同位素或中子来治疗癌症等疑难病。由于在回旋加速器及其应素或中子来治疗癌症等疑难病。由于在回旋加速器及其应用技术方面的成就，劳伦斯获得用技术方面的成就，劳伦斯获得1939年度诺贝尔物理奖。年度诺贝尔物理奖。在二战美国研制原子弹
4、期间，劳伦斯从事过用电磁法分在二战美国研制原子弹期间，劳伦斯从事过用电磁法分离铀离铀235，以及用加速器生产钚，以及用加速器生产钚239的实验研究，为的实验研究，为探寻获取美国首批原子弹的装料途径做出了独特的贡献。探寻获取美国首批原子弹的装料途径做出了独特的贡献。到到1948年，由劳伦斯建议制造的大型回旋加速器已能提供年，由劳伦斯建议制造的大型回旋加速器已能提供粒子束、氘粒子束和质子束。同年初，物理学家加德西粒子束、氘粒子束和质子束。同年初，物理学家加德西和拉蒂斯用回旋加速器的和拉蒂斯用回旋加速器的380MeV 粒子找到了介子，不粒子找到了介子，不久美国即开始建造第一座久美国即开始建造第一座介子工厂。从此，开创了一个介子工厂。从此，开创了一个高能物理的新时代。由于劳伦斯的倡议和推动，美国加利高能物理的新时代。由于劳伦斯的倡议和推动，美国加利福尼亚大学建造了一台福尼亚大学建造了一台6GeV高能质子同步稳相加速器。高能质子同步稳相加速器。物理学家们在这台巨型加速器上进行高能物理研究，完成物理学家们在这台巨型加速器上进行高能物理研究，完成了一系列重大发现。了一系列重大发现。五、磁流体发电机五、磁流体发电机等离子体等离子体等离子体等离子体即高温下电离的气体，含有大量的带正电荷和负电即高温下电离的气体，含有大量的带正电荷和负电荷的微粒，总体是电中性的。荷的微粒，总体是电中性的。