1.4 质谱仪与回旋加速器—【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修二课件（18张PPT）

第一章 安培力与洛伦兹力
第4节 质谱仪与回旋加速器
在科学研究和工业生产中，常需要将一束带等量电荷的粒子分开，以便知道其中所含物质的成分。利用所学的知识，你能设计一个方案，以便分开电荷量相同、质量不同的带电粒子吗？
方案一：带电粒子垂直进入偏转电场
方案二：带电粒子垂直进入偏转磁场
粒子做类平抛运动
粒子做圆周运动
带电粒子垂直进入匀强磁场做圆周运动
洛伦兹力提供向心力
圆周运动半径
如果B、v相同，m不同，则r不同，
这样就可以把不同的粒子分开。
一、质谱仪
阿斯顿
Francis William Aston
阿斯顿设计了质谱仪，并用质谱仪发现了氖-20和氖-22，证实了同位素的存在
质谱仪工作原理
要认识原子内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”
“炮弹”就是极高能量的粒子
产生这些高能“炮弹”的工厂
就是粒子加速器
为什么要设计粒子加速器？
直线加速器
北京正负电子对撞机
欧洲质子加速器
斯坦福大学的加速器
缺点：占地大
能否设计一款占地小些
的加速器
1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖．
二、回旋加速器
质谱仪工作原理
(1)磁场的作用是什么？粒子在磁场中运动特点？ (2)电场的作用是什么？ (3)为了保证粒子每次经过电场都被加速，对交变电压的周期有什么要求？ (4)带电粒子经过回旋加速器加速后，获得的动能由哪些因素决定？
1．电场加速：
2．磁场约束偏转：
3．加速条件：高频电源的周期与带电粒子在D形盒中运动的周期相同，即 .
4．最终能量：
可见，要提高加速粒子的最终能量，
应尽可能地增大磁感应强度B和D形盒
的半径R.
质谱仪工作原理
谢谢大家！