质谱仪和回旋加速器的原理是什么?
提示:带电粒子在电场中加速,在磁场中做匀速圆周运动
1.质谱仪:
(1)构造:由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。
(2)原理:
①加速:带电粒子进入质谱仪的加速电场,由动能定理:qU=mv2。
②偏转:带电粒子进入质谱仪的偏转磁场,洛伦兹力提供向心力:qvB=。
由以上两式可以求出粒子的比荷、质量以及偏转磁场的磁感应强度等。
2.回旋加速器:
(1)构造:两半圆金属盒D1、D2 ,D形盒的缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中。
(2)原理:
①粒子从电场中获得动能,磁场的作用是改变粒子的速度方向。
②周期:交流电的周期与粒子做圆周运动的周期相等,周期T=,与粒子速度大小v无关(选填“有关”或“无关”)。
③粒子的最大动能Ekm=mv2,再由qvB=m得:
Ekm=,最大动能决定于D形盒的半径r和磁感应强度B。