6.5 带电粒子在电场和磁场中的运动

第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动xyzo一带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力EqFe磁场力（洛仑兹力）BqFvm+qvBmFBqEqFv运动电荷在电场和磁场中受的力方向：即以右手四指由经小于的角弯向，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向.Bv180第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动二带电粒子在磁场中运动举例RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRTπ2π20vmqBTfπ211.回旋半径和回旋频率第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动2.电子的反粒子电子偶显示正电子存在的云室照片及其摹描图铝板正电子电子B1930年狄拉克预言自然界存在正电子第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动3.磁聚焦（注意：洛仑兹力对运动电荷不做功）vvv//θsinvv定义：——洛仑兹力BqFvm与不垂直Bvθcosvv//qBmTπ2qBmRvqBmdπ2cosvTv//螺距第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动应用电子光学,电子显微镜等.磁聚焦在均匀磁场中某点A发射一束初速相差不大的带电粒子,它们的与之间的夹角不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦.0vB第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动....................+-AA’K+dL...................1p2p...............................................................................三带电粒子在电场和磁场中运动举例1.电子比荷的测定速度选择器BeEe0vBE0v第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动20e212121vLmeEaty0evvLmeEaty20e0arctanarctanvvvmeELy20e2tanvLdmeEdy1p2pdL+-1y2yoyx0v第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动20e20e2121vvLdmeELmeEyyy20e2tanvLdmeEdy20e212121vLmeEaty1p2pdL+-1y2yoyx0v第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动1p2pdL+-1y2yoyx0v2220eLLdEmeyv1220e2LLdyEmevBE0v上述计算的条件cv122e2LLdyBEme电子比荷第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动2.质谱仪RmBq2vvvRBqm7072737476锗的质谱...................................................................1p2p+-2s3s1s速度选择器照相底片质谱仪的示意图第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动3.回旋加速器1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动mqBfπ2mqBR0v2k21vmE频率与半径无关到半圆盒边缘时mRBqE22022k回旋加速器原理图NSB2D1DO~N第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素.第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动例2有一回旋加速器，他的交变电压的频率为，半圆形电极的半径为0.532m.问加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多大？其最大速率有多大？（已知氘核的质量为，电荷为）.Hz10126kg103.327C106.119解由粒子的回旋频率公式，可得T56.1T106.11012103.3ππ1962722BqmfMeV7.1622022kmRBqE170sm1002.4mqBRv第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动霍耳效应4.霍耳效应第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动dBIbHUdIBRUHH霍耳电压BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳系数+qdv+++++-----eFmFbdqndvSqnIdv第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动2HnehR),2,1(n量子霍尔效应（1980年）051015200300400100T/BmV/HU2n3n4nIURHH霍耳电阻第七章稳恒磁场7–7带电粒子在电场和磁场中的运动I++++---P型半导体+-HUBmFdv霍耳效应的应用2）测量磁场dIBRUHH霍耳电压1）判断半导体的类型mF+++---N型半导体HU-BI+-dv